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)國際流星組織的預(yù)報，8月13日3時，英仙座流星雨出現(xiàn)極大，每小時預(yù)計會有110顆流星（ZHR=110）綻放天際，妝點星空。從今晚開始，未來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的。

太陽系大家庭中是由“家長”太陽和它的“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，它們都獨自繞太陽公轉(zhuǎn)。其中流星體的個頭最小，小的流星體要遠小于一顆米粒，最大的也不會超過1米。有些流星體的軌道相似，只是過近日點的時間不同，這樣的流星體被稱為“流星群”。

流星群經(jīng)過地球附近時，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。這樣的事情每時每刻都在發(fā)生，但大多數(shù)肉眼都看不見。部分流星體進入大氣層后會像一道亮光劃過天空，形成肉眼可見的光學(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，大量的流星體在很短的時間間隔內(nèi)先后進入地球大氣層，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，地球（藍色）與流星群（彌散白色小點）軌道最近 ▏圖源：國際流星組織網(wǎng)站

由于透視效應(yīng)，原本軌道近乎平行的群內(nèi)流星體在進入大氣層時，從地面上看起來就像從空中的一個點射出的。就像站在平行的鐵軌中間，向遠處看去，鐵軌看起來會相交在很遠的地方。這個點被稱為流星雨的輻射點。不同流星雨輻射點的位置不一樣，因此就根據(jù)輻射點所在的星座或附近的恒星來命名流星雨，比如前面所說的英仙座流星雨、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

對流星雨的觀測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，其對應(yīng)的流星雨會出現(xiàn)爆發(fā)現(xiàn)象也證明了此觀點。

不同的流星群在不同軌道運行，當(dāng)?shù)厍蚩拷餍侨很壍罆r就會有相對應(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，地球會穿過這些流星群的軌道，群內(nèi)流星體從英仙座方向高速沖擊地球大氣層，從而為北半球帶來了絢麗的流星雨。

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日獨立發(fā)現(xiàn)。

周期：133年

軌道半長徑：26.092AU

近日點：0.9595AU

遠日點：51.225AU

斯威夫特-塔特爾彗星（紫紅色）與地球（藍色）軌道示意圖 ▏圖源：維基百科

說起斯威夫特-塔特爾彗星的發(fā)現(xiàn)和觀測歷程，可謂是跌宕起伏，充滿了中國元素。記載表明這顆彗星早在公元前69年和公元188年就兩度被中國古人觀測到過。1737年，清王朝乾隆年間，就職于欽天監(jiān)的德國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)并測量了該彗星，比1862年Swift和Tuttle的發(fā)現(xiàn)足足早了125年?？上У氖?，限于當(dāng)時的觀測和計算水平，這顆本應(yīng)屬于中國本土發(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，它在近日點時距離地球軌道最近可達0.0009AU（13萬千米）。如此近距離的“接觸”，是否會對地球造成威脅呢？

天文學(xué)家在考慮了歷時2000多年的觀測記錄后計算表明，這顆彗星的軌道非常穩(wěn)定，在未來的2000年里對地球不構(gòu)成威脅。斯威夫特-塔特爾彗星下一次回歸時，預(yù)計將于2126年8月5日到達離地球最近位置，距離為0.153AU（2290萬千米），這是一個安全的距離。

觀測歷史

中國文獻記載，英仙座流星雨最早觀測記錄發(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。愛德華·海斯（Eduard Heis）是英仙座流星雨計數(shù)觀測的第一人，1839年觀測統(tǒng)計英仙座流星雨數(shù)量可達160顆/小時。

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

歷史觀測數(shù)據(jù)表面英仙座流星雨的流量并不總是穩(wěn)定的，低迷時也曾只有每小時寥寥數(shù)顆（1911年-1912年），當(dāng)時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)計數(shù)量又恢復(fù)了正常，并且在1920年母體彗星位于遠日點附近時大爆發(fā)，達每小時200顆以上；母體彗星再次回歸的1992年和接下來幾年，極盛期ZHR都能達到200或以上。21世紀(jì)以來，英仙座流星雨也很少讓人失望，極盛期平均ZHR能達到100左右。

不過，雖然這次流星雨預(yù)報的ZHR可達100甚至更高，但實際受到天氣、城市燈光、輻射點位置、流星亮度等情況影響，實際每小時能觀看到的流星數(shù)量會比這個數(shù)字少很多。

英仙座流星雨觀測指南

● 特點

觀測環(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入大氣的速度為59千米/秒（21萬千米/小時），約是地球上最快的飛機速度的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動而燒蝕，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，像飛機飛過后在天空中留下的痕跡。

顏色豐富

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

● 觀測方法與注意事項

觀測地點選擇

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

觀測準(zhǔn)備物品清單：

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

觀測時間

8月12日晚至第二日清晨。

觀測方法

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)（不要盯著輻射點看）。月亮升起后，視線要避開月光。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

野外觀看時需注意防蚊蟲和野生動物；野外觀看地點不能選在公路、鐵路和河流邊，觀看流星雨時一定注意安全。

參考文獻

[1] 國際流星組織，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.

作者簡介

胡方浩，中國科學(xué)院紫金山天文臺工程師，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