英仙座流星雨即將綻放天際

2019.8.12英仙座流星雨 ▏圖源：Petr Horálek

2021年8月13日凌晨，北半球夏季最值得期待的天象——英仙座流星雨即將在夜空上演。根據(jù)國(guó)際流星組織的預(yù)報(bào)，8月13日3時(shí)，英仙座流星雨出現(xiàn)極大，每小時(shí)預(yù)計(jì)會(huì)有110顆流星（ZHR=110）綻放天際，妝點(diǎn)星空。從今晚開(kāi)始，未來(lái)幾天大家都可以在夜晚守候流星的光臨。

流星雨與星座

英仙座流星雨是北半球三大流星雨之一，另外兩個(gè)分別是：象限儀流星雨和雙子座流星雨。漫天飛舞的流星雨怎么會(huì)和固定的星座產(chǎn)生聯(lián)系呢？

要搞清楚這件事情，就要先聊聊流星雨是怎么來(lái)的。

太陽(yáng)系大家庭中是由“家長(zhǎng)”太陽(yáng)和它的“孩子們”共同組成。它的“孩子”有行星、矮行星、小行星、彗星和流星體等，它們都獨(dú)自繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。其中流星體的個(gè)頭最小，小的流星體要遠(yuǎn)小于一顆米粒，最大的也不會(huì)超過(guò)1米。有些流星體的軌道相似，只是過(guò)近日點(diǎn)的時(shí)間不同，這樣的流星體被稱為“流星群”。

流星群經(jīng)過(guò)地球附近時(shí)，部分流星體高速闖入地球大氣中與之摩擦生熱而燒蝕，受熱后的流星體表面熔融剝落，形成了流星尾跡。這樣的事情每時(shí)每刻都在發(fā)生，但大多數(shù)肉眼都看不見(jiàn)。部分流星體進(jìn)入大氣層后會(huì)像一道亮光劃過(guò)天空，形成肉眼可見(jiàn)的光學(xué)流星，其中特別亮的那些被稱為“火流星”。當(dāng)流星群和地球相遇時(shí)，大量的流星體在很短的時(shí)間間隔內(nèi)先后進(jìn)入地球大氣層，就形成了流星雨。英仙座流星雨即以出現(xiàn)火流星數(shù)量最多而聞名。

英仙座流星雨極大期時(shí)，地球（藍(lán)色）與流星群（彌散白色小點(diǎn)）軌道最近 ▏圖源：國(guó)際流星組織網(wǎng)站

由于透視效應(yīng)，原本軌道近乎平行的群內(nèi)流星體在進(jìn)入大氣層時(shí)，從地面上看起來(lái)就像從空中的一個(gè)點(diǎn)射出的。就像站在平行的鐵軌中間，向遠(yuǎn)處看去，鐵軌看起來(lái)會(huì)相交在很遠(yuǎn)的地方。這個(gè)點(diǎn)被稱為流星雨的輻射點(diǎn)。不同流星雨輻射點(diǎn)的位置不一樣，因此就根據(jù)輻射點(diǎn)所在的星座或附近的恒星來(lái)命名流星雨，比如前面所說(shuō)的英仙座流星雨、雙子座流星雨等，它們也被稱為英仙座流星群、雙子座流星群等。

平行鐵軌相交示意圖 ▏圖源：網(wǎng)絡(luò)

流星雨與彗星

對(duì)流星雨的觀測(cè)可以推算出流星群的軌道。在19世紀(jì)，天文學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了一些流星群的軌道跟有些彗星軌道相似，比如獵戶座流星群和寶瓶座η流星群的軌道和哈雷彗星的軌道相似。后來(lái)也發(fā)現(xiàn)流星群和彗星塵的物理-化學(xué)性質(zhì)相似，因此推斷，彗星不斷“蒸發(fā)”出的彗星塵散布在其軌道上形成了流星群。伴隨彗星回歸，其對(duì)應(yīng)的流星雨會(huì)出現(xiàn)爆發(fā)現(xiàn)象也證明了此觀點(diǎn)。

不同的流星群在不同軌道運(yùn)行，當(dāng)?shù)厍蚩拷餍侨很壍罆r(shí)就會(huì)有相對(duì)應(yīng)的流星雨出現(xiàn)。地球分別于10月和5月靠近哈雷彗星的軌道，對(duì)應(yīng)出現(xiàn)的是獵戶座流星雨和寶瓶座η流星雨。

產(chǎn)生英仙座流星雨的流星群則來(lái)自斯威夫特-塔特爾（109P/Swift-Tuttle）彗星，這是一顆周期彗星，每次回歸都會(huì)在軌道上留下新的流星體。每年的7月中旬至8月下旬，地球會(huì)穿過(guò)這些流星群的軌道，群內(nèi)流星體從英仙座方向高速?zèng)_擊地球大氣層，從而為北半球帶來(lái)了絢麗的流星雨。

斯威夫特-塔特爾（109P/Swift-Tuttle）彗星

發(fā)現(xiàn)者：Lewis Swift和Horace Pamell Tuttle分別在1862年7月16日和19日獨(dú)立發(fā)現(xiàn)。

周期：133年

軌道半長(zhǎng)徑：26.092AU

近日點(diǎn)：0.9595AU

遠(yuǎn)日點(diǎn)：51.225AU

斯威夫特-塔特爾彗星（紫紅色）與地球（藍(lán)色）軌道示意圖 ▏圖源：維基百科

說(shuō)起斯威夫特-塔特爾彗星的發(fā)現(xiàn)和觀測(cè)歷程，可謂是跌宕起伏，充滿了中國(guó)元素。記載表明這顆彗星早在公元前69年和公元188年就兩度被中國(guó)古人觀測(cè)到過(guò)。1737年，清王朝乾隆年間，就職于欽天監(jiān)的德國(guó)傳教士伊格納提烏斯·凱格勒（Ignatius Kegler）在北京沙河首次利用天文儀器發(fā)現(xiàn)并測(cè)量了該彗星，比1862年Swift和Tuttle的發(fā)現(xiàn)足足早了125年。可惜的是，限于當(dāng)時(shí)的觀測(cè)和計(jì)算水平，這顆本應(yīng)屬于中國(guó)本土發(fā)現(xiàn)的彗星與我們失之交臂。

斯威夫特-塔特爾彗星彗核直徑有26千米，大小是撞擊地球引起恐龍滅絕的小行星的兩倍，它在近日點(diǎn)時(shí)距離地球軌道最近可達(dá)0.0009AU（13萬(wàn)千米）。如此近距離的“接觸”，是否會(huì)對(duì)地球造成威脅呢？

天文學(xué)家在考慮了歷時(shí)2000多年的觀測(cè)記錄后計(jì)算表明，這顆彗星的軌道非常穩(wěn)定，在未來(lái)的2000年里對(duì)地球不構(gòu)成威脅。斯威夫特-塔特爾彗星下一次回歸時(shí)，預(yù)計(jì)將于2126年8月5日到達(dá)離地球最近位置，距離為0.153AU（2290萬(wàn)千米），這是一個(gè)安全的距離。

觀測(cè)歷史

中國(guó)文獻(xiàn)記載，英仙座流星雨最早觀測(cè)記錄發(fā)生在公元前36年，之后公元8世紀(jì)至11世紀(jì)都有零星記錄。愛(ài)德華·海斯（Eduard Heis）是英仙座流星雨計(jì)數(shù)觀測(cè)的第一人，1839年觀測(cè)統(tǒng)計(jì)英仙座流星雨數(shù)量可達(dá)160顆/小時(shí)。

現(xiàn)代在流星雨預(yù)報(bào)中使用天頂每時(shí)出現(xiàn)率（ZHR）來(lái)描述可能的流星數(shù)量。其定義是在觀測(cè)條件非常好（目視極限星等可達(dá)6.5等），且輻射點(diǎn)位于觀測(cè)者頭頂時(shí)，觀測(cè)者每小時(shí)能看到流星的最大數(shù)。

歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)表面英仙座流星雨的流量并不總是穩(wěn)定的，低迷時(shí)也曾只有每小時(shí)寥寥數(shù)顆（1911年-1912年），當(dāng)時(shí)人們甚至懷疑那是英仙座流星雨的“告別演出”。幸好后面的統(tǒng)計(jì)數(shù)量又恢復(fù)了正常，并且在1920年母體彗星位于遠(yuǎn)日點(diǎn)附近時(shí)大爆發(fā)，達(dá)每小時(shí)200顆以上；母體彗星再次回歸的1992年和接下來(lái)幾年，極盛期ZHR都能達(dá)到200或以上。21世紀(jì)以來(lái)，英仙座流星雨也很少讓人失望，極盛期平均ZHR能達(dá)到100左右。

不過(guò)，雖然這次流星雨預(yù)報(bào)的ZHR可達(dá)100甚至更高，但實(shí)際受到天氣、城市燈光、輻射點(diǎn)位置、流星亮度等情況影響，實(shí)際每小時(shí)能觀看到的流星數(shù)量會(huì)比這個(gè)數(shù)字少很多。

英仙座流星雨觀測(cè)指南

● 特點(diǎn)

觀測(cè)環(huán)境適宜

英仙座流星活躍在7、8月，夜間氣溫較高比較適合觀看流星雨。

速度快

英仙座流星雨的流星體進(jìn)入大氣的速度為59千米/秒（21萬(wàn)千米/小時(shí)），約是地球上最快的飛機(jī)速度的28倍。

亮流星多

明亮流星的比例高，偶爾還有更亮的火流星。

余跡明顯

流星體在高層大氣中快速運(yùn)動(dòng)而燒蝕，產(chǎn)生的離子消失在流星體軌跡附近，形成余跡，在軌跡上留下了淡淡的條紋，像飛機(jī)飛過(guò)后在天空中留下的痕跡。

顏色豐富

英仙座流星雨經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)綠色或偏紅的彩色流星（顏色來(lái)自前端大氣中分子/原子的激發(fā)，以及流星體本身的各種金屬原子的激發(fā)）。

● 觀測(cè)方法與注意事項(xiàng)

觀測(cè)地點(diǎn)選擇

所選的觀測(cè)地需滿足當(dāng)夜天氣晴朗、燈光影響小、視野開(kāi)闊四周無(wú)遮擋、安全。

觀測(cè)準(zhǔn)備物品清單：

墊子或躺椅，食物和水，驅(qū)蚊蟲(chóng)藥水，紅光手電，錄音設(shè)備（記錄流星雨數(shù)量）。

觀測(cè)時(shí)間

8月12日晚至第二日清晨。

觀測(cè)方法

目視直接觀看。躺在墊子或躺椅上，保持盡量多的天空在視線內(nèi)（不要盯著輻射點(diǎn)看）。月亮升起后，視線要避開(kāi)月光。觀看中途需要照明，可以使用紅光手電，避免眼睛受亮光影響后還需要再次適應(yīng)暗夜環(huán)境。

注意事項(xiàng)

野外觀看時(shí)需注意防蚊蟲(chóng)和野生動(dòng)物；野外觀看地點(diǎn)不能選在公路、鐵路和河流邊，觀看流星雨時(shí)一定注意安全。

參考文獻(xiàn)

[1] 國(guó)際流星組織，www.imo.net

[2] 天文學(xué)教程第二版，胡中為、蕭耐園

[3] "JPL Small-Body Database Browser: 109P/Swift–Tuttle" (last observation: 1995-03-29). Jet Propulsion Laboratory. Retrieved 2011-05-09.

[4] Stephens, Sally (1993). "on Swift–Tuttle's possible collision". Astronomical Society of the Pacific. Archived from the original on 2012-05-25. Retrieved 2008-08-25.

作者簡(jiǎn)介

胡方浩，中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)工程師，科普部科普主管。

撰文：胡方浩

主編：毛瑞青

輪值主編：趙海斌

編輯：王科超、高娜