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太阳系漫游 流星雨的前世今生

2019-07-09 17:22 来源:光明网 
2019-07-09 17:22:45来源:光明网作者:责任编辑:蔡琳

  大家好,我是中科院国家天文台的王汇娟,今天,让我们继续一起漫游太阳系!这次我们一起去看流星雨。

  你看过流星雨吗?是否也曾在流星下许愿?你可知道流星雨从何而来?

太阳系漫游 流星雨的前世今生

  图1. 玉龙雪山上的星轨和流星(摄影:袁凤芳)

  在地球大气层以外的外太空中,运行着很多尺寸小于1米的小型岩石或金属体,它们明显小于小行星,大部分的体积和砂砾差不多,我们称之为流星体。流星体大多来自彗星或小行星的碎片,也有少量来自月球或火星等天体抛出的碰撞冲击碎片。

  流星体在接近地球的时候,受到地球引力影响,改变轨道,进入了地球的大气层。流星体进入大气层的速度介于11公里/秒到72公里/秒之间,和大气摩擦产生的高热使它气化,且电子产生激发,形成光迹,化为流星。很多人相信天空中出现流星时向它许愿,能够愿望成真,虽然没有什么科学道理,但却是美好的时光。

  这些流星中,有些流星体的体积较大,因此发出的光很亮。当亮度比金星还高时,我们称之为火流星。

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  图2. 国家天文台兴隆站上空的火流星(摄影:袁凤芳)

  流星通常都会在天空中燃烧殆尽,但有一些体积较大的,会剩下一些物质落到地球表面,这些物质就成为陨石。

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  图3. 陨石(摄影:袁凤芳)

  在光污染较少的地方,只要天气晴朗,经常能看到流星。这些单个流星,出现非常随机,地点和时间都不确定,我们称之为偶发流星。

  细心的朋友会发现,一般后半夜比前半夜看到的流星更多且更亮。这是因为,就像在雨中奔跑的人,他的前胸比后背会淋到更多的雨一样,地球以30公里/秒的公转速度围绕太阳“奔跑”,同时也在自转,他的“前胸”是正处于子夜到第二天中午这段时间的地球。换句话说,后半夜是地球在“撞”向流星体,而前半夜是流星体在“追”地球,因此后半夜流星体坠入地球大气的几率和相对速度都高于前半夜。

  有时人们观察到许多流星都似乎从夜空中的一个点辐射出来,这种现象人们称之为流星雨,这个点称之为辐射点。每年都会有一些流星雨,其中有三次比较大的流星雨非常适合北半球的我们去观测。它们分别是每年1月4日前后极盛的象限仪流星雨,每年8月13-14日前后极盛的英仙座流星雨和每年12月14日前后极盛的双子座流星雨。

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  图4. 2018年双子座流星雨(摄影:袁凤芳)

  流星雨是成群的流星。那为什么流星会成群出现,并且还有辐射点呢? 这里不得不提到流星雨的前世——彗星。

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  图5. 46P彗星(摄影:袁凤芳)

  彗星的结构主要由彗核、彗发和彗尾三部分构成,其中彗核和彗发合称为彗头。彗星主要由水、氨、甲烷、氰、氮、二氧化碳等物质组成。彗核一般约占彗星总质量的95%,主要由凝结成冰的水、二氧化碳、氨和尘埃微粒混合组成,是个“脏雪球”。

  彗核的直径通常只有几百米到数公里左右,10公里以上的算是非常巨大的了。彗星的轨道多为扁长的椭圆形或是抛物线甚至双曲线,前者叫周期彗星,绕行太阳一圈的时间从几年到几万年以上都有,后面两者则叫非周期彗星,在造访太阳一次之后就不会再回来了。

  彗星平时因为距离太阳较远,所以都处于冰冻的状态,且光度极为黯淡,一旦进入地球的轨道附近,与太阳的距离缩短,在太阳辐射下,就会释放出许多气体和尘埃,形成或拉长彗发和彗尾。

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  图6. 流星雨形成的示意图(制图:袁凤芳)

  彗星这个松散的“脏雪球”在自己的运行轨道上留下了很多尘埃,当地球的轨道和彗星的轨道有重合的时候,地球每年运行到这个重合点时,在地球上的人们就可以看到这颗彗星的尘埃坠入地球大气层内而形成的流星雨。这颗彗星就叫该流星雨的母体。

  这个重合点在天空中的位置,就是辐射点。当这个辐射点位于天空中某个星座,就叫这个星座的流星雨。例如:猎户座流星雨就是哈雷彗星的尘埃造成的,刚好辐射点在猎户座。

  其实几乎每天都有流星雨,只是大部分流星雨的流量都非常少。但是当北半球三大流星雨发生的时候,还是非常值得观赏的。在光污染严重的大城市,流星的光都被城市的霓虹淹没了。所以当流星雨来临的时候,记得寻找一个可以看到满天繁星的郊外,躺着数流星。

  太阳系漫游暂且到此,更多精彩内容欢迎继续关注《观天者说》。

  作者:姜晓军,国家天文台研究员,国家天文台兴隆观测基地主任。主要从事恒星物理和天文技术研究。袁凤芳,国家天文台兴隆站科普主管。王汇娟,国家天文台星云计划研究员。主要从事恒星物理研究。

[责任编辑:蔡琳]
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