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通俗天文学
1.5.2 第二节 流星
第二节 流星

大家可能对天文学的了解非常浅显,但几乎所有人都知道流星。而且,许多诗人赞美它的美丽,却因为它的短暂无比扼腕。流星的光度有着巨大差异,但越是明亮的数目越少。一个常常在野外露营的人,平均一年也就见到一次明亮的流星。如果幸运的话,他会看见一颗能够将夜空照亮的流星。

在任何一个晴朗的夜晚,一位观测者在一个小时内几乎总会见到三四颗流星。但是,有时候会非常多,如8月10日到15日这段时间内,流星不仅比平时多,而且更加明亮。在历史上,有几次流星的数目非常多,这让人们觉得诧异和恐慌。这种情况出现在1799年、1833年、1866年到1867年中。最后一次最壮观,而非洲南方的黑人为了纪念这件事情,竟然形成一种习俗并流传下去。

流星和陨石

19世纪,天文学家才逐渐弄清楚流星的来源。在太阳系中,除了众所周知的行星、卫星、彗星之外,还有许多望远镜观察不到的小天体在围绕着太阳运行,大部分都类似于小石头,只是比沙粒大一点而已。在地球绕着太阳公转的过程中,常常与它们相遇。此时,它们的相对速度高达每秒钟几十千米,甚至是一百多千米。这样高的速度从地球周围的稠密大气中穿过时,一定会产生巨大的摩擦力,从而使它们的温度迅速上升,无论组成物质多么坚固都会转化成一道亮光,逐渐消失在空中。我们看见的就是它们在空中燃烧的过程。

显然,流星越大就越坚固,而且会更加明亮,燃烧的时间更长,有时竟然在距离地面只有几千米的地方才会彻底消失。这时候,在它下面的人们就会见到一颗非常明亮的流星。在这种情况下,当流星消失几分钟后,人们会听到鸣炮一样的响声,这是流星划过大气层时压缩空气的震动造成的。

有时候,流星到达地面之后还没有燃烧殆尽,所以便形成了陨石。一年中,在不同地方总会出现几次这种情况。

流星雨

现在,我们对流星的最大发现与每年的某些季节出现的流星雨紧密相关。11月中旬,有一阵引人注目的流星雨,这阵流星雨叫做“狮子座流星群”(leonids),因为它们都是从狮子座中分散开向外运动的。通过历史资料得知,这样大规模的流星雨在一个世纪中大约会出现3次,这种情况有1300多年的历史了。阿拉伯流传下来的记载是最早的:

“五九九年摩哈仑月末日,群星乱舞如蝗;人众具惊,皆告于无上之神;若非神使将至,胡有此异象耶?愿祈福祉。”

有着详细记录的是1 7 9 9年1 1月1 2日的流星雨。这是洪保德(Humboldt)在安第斯山脉(Andes)观察到的,他认为这是一种神奇的天象,但没有探究它的来源。

1833年,再次出现了流星雨。天文学家奥尔伯推测,流星雨的出现可能具有周期性,而且周期是34年,并预言1867年还会出现流星雨,后来证实了这个预言,但1866年也有流星雨。在这两年中,天文学家仔细研究流星雨,发现了它和彗星的联系。在详细说明之前,我们要先解释一下流星的辐射点。

我们发现,当流星雨出现时,如果将每颗流星在空中划过的路线画出来,然后将这些线反方向延伸,它们会相交于天上的某一点。对于11月份的流星雨来说,这一点位于狮子座中;而对于8月份的流星雨来说,这一点位于英仙座中。这一点就是流星雨的“辐射点”(radiant)。流星好像是从那一点上向着四面八方辐射,但不要认为所有的流星都会汇集在那一点上,它们可以位于这一点90度之内的任何地方。不过,只要我们能够看见流星雨,那它们的路线就是从这一点出发的,这表明流星雨始终沿着平行线运行。辐射点是透视画中所说的没影点(vanishing point)。

彗星和流星

我们知道了11月份的流星雨的出现周期是33年,还测定了它们辐射点的准确位置,所以我们可以计算流星的运行轨道了。1866年,当流星雨出现之后,勒威耶开始进行这项工作。1865年12月,恰好出现了一颗彗星,它经过近日点的时间是1866年1月,而它的公转周期大约是33年。这个结果是奥伯尔兹(Oppolzer)计算出来的,但他没有注意到这个结果与流星群的出现周期非常地接近。后来,斯克亚巴列里发现,奥伯尔兹计算出来的彗星公转轨道和勒威耶计算出来的11月份的流星雨运行轨道十分相似。由于这两者的距离很近,甚至有人怀疑它们是一体的。事实就是,形成11月份的流星雨的物体在那颗彗星的后面运行,一直在追赶它。因此,有些人得出结论:这些物体是彗星的组成部分,后来慢慢脱离了彗星。当彗星解散之后,某些没有化尽的部分会变成微小物体继续绕着太阳运行,然后逐渐离散,因为它们之间的吸引力不够强大。不过,它们依然在同一轨道中运行。

同理,8月份的流星雨也是一样。它们的运行轨道类似于1862年发现的彗星的运行轨道,而这颗彗星绕着太阳公转一周的时间大约是123年。

1872年发生的类似事件也值得注意。我们在前文已经讲述过比拉彗星的消失过程,这颗彗星的运行轨道与地球的公转轨道相交于一点,而地球经过这一点的时间是11月末。根据对这颗彗星的观测得知,它会在1872年9月1日经过这个交点,而地球还要三个月才会经过这一点。参考其他相似例子可知,1872年11月27日晚上会出现流星雨,而辐射点位于仙女座中。后来,这个预言被证实了,这些流星被称为“仙女座流星群”(andromedes),形成了若干次美丽的流星雨。不过,1899年后,只能看见很少的流星了。

1866年出现的那一颗彗星在1898年到1900年中应该会再次出现,但天文学家始终没有观察到它。也许,这并不是因为它彻底消失了,而是因为它经过近日点时与地球之间的距离太远,所以地球上的人们无法看见它。此外,1899年到1900年间应该出现的流星雨也没有大批现身。这种情况可能是由于受到行星的吸引,这群流星的运行轨道发生了变化,这绝对不是不可能的事情。

我们可能会误认为这颗彗星在绕着太阳运行时,曾经将微小的碎片遗落在后面,而这些碎片依然会在这个轨道中运行,等到进入地球大气层时就会形成流星雨。不过,并不是所有的流星都是彗星的碎片,有些流星的情况不是这样。有些流星进入地球大气层的速度要高于上一节中所说的抛物线的速度限制,所以这些流星可能来自于太阳系之外的恒星界。

黄道光

这是一种围绕在太阳周围的柔和的光,一直延伸到地球赤道附近,而且恰好处于黄道平面中。如果人们站在赤道上,太阳落山之后的一个小时内能够看见这种光。北纬中部的最佳观测时间是春季的夜晚,日落之后的一个半小时内,它会出现在西方或者西南方,而且延伸到昴星团中。这时候,最容易观测到它,因为它和黄道是对称的,所以此时与地平线之间的夹角最大。秋季时,日出之前可以看见它,从东方慢慢升起,然后向着南方拓展。

太阳的背面也存在一片微弱的光,这片光的名字叫做Gegenschein。这个词是德语,含义是“对日照”(counter-glow)。由于这片光太弱,所以仅仅在最有利的时候才能够看见它。如果这片光进入到银河中,它会淹没在银河的光芒中。

在每年的6月和12月,对日照会经过银河,所以在这两个月中无法看见它。在1月和7月的上旬时期,不一定能够看见它。在其他时候,等到太阳降落之后,而且天空非常晴朗,月亮没有出现时能够看见它。那时候,它看起来像是一片暗淡的光影,而且无法看清楚轮廓。观察者在寻找它时,锁定的范围应该是背对着太阳的区域。

大家认为,一些尘埃微粒(性质与流星类相似)绕着太阳运行时会反射太阳光,从而形成了黄道光。我们可以用相同的原因解释对日照,而力学中的原理能够让太阳对面聚集起流星类物质。