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