新浪博客

流星雨的成因

2012-03-16 23:58阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1808449333

流星雨的成因

蔡文祥／中央大学天文研究所


流星雨的成因
《图一》当星星围绕着北极星作日周运动时，在相机长时间曝光下，会在底片上留下像同心圆的轨迹，而流星的轨迹则像下雨般划过星空，左下角的光亮是台中、南投的光害。
　　仰望夜空，满天星斗令人心旷神怡，偶尔划过天空的流星更令人欣喜。但是你曾想过流星到底是什么吗？对着流星许愿，真能实现吗？或者流星是从天上落下的星星呢？流星看似不规则地往天空四面八方散去，有时会同时出现好几颗，有时苦等好久才见到一颗。其实，流星的出现是有迹可寻的，这就得从流星的形成说起。

流星雨的成因 流星的形成 流星雨的成因
　　太阳系里，除了大家熟知的九大行星、几十个卫星、数以千计的小行星，以及周期性或不定期来访的彗星之外，还散布著成千上万的冰块和灰尘颗粒，和太阳系的其他星体一样绕着太阳公转，由于这些颗粒质量小，易受质量较大的地球重力或太阳风影响，有机会坠入地球形成「流星」（meteor, shooting star），因此这些颗粒一般称为「流星体」（meteoroid）。
　　事实上，除了太阳系初期形成的流星体之外，那些远从太阳系外缘来访的彗星，也会带来大量流星体，这些流星体成群掉落地球后，就形成了我们夜晚所看到的美丽流星雨。
　　对科学研究而言，天文学家研究流星的形成，可以增进我们对太阳系形成及彗星的了解；太空学家分析流星的发光，可以帮助我们了解大气；更有生物学家研究掉落到地面的陨石，希望能找出六千五百万年前恐龙灭亡的原因。但对大多数人而言，流星是夜空中最美丽、也最令人心动的天文景象。
流星
　
　　在太空中的尘埃、冰块等颗粒，受地球重力吸引掉入地球，和大气摩擦使空气分子受热分解而发光，在夜晚出现一道划过天空的光线，持续时间大多不到1秒，偶有持续2～3秒的流星。大部份肉眼常见的流星亮度相当于织女星、猎户座（1～3等星）。

流星雨的成因 流星体的大小
 流星雨的成因
　　肉眼常见光度大约2等星的典型流星，其流星体颗粒通常小于0.001公分；彗星造成的流星体，密度大多在每立方公分0.3公克左右。另有一些流星雨可能是小行星的碎片造成的，例如：双子座流星雨，这类流星体的密度大约是每立方公分2公克，比彗星流星体硬得多了。
陨石（Meteorite）
　
　　掉入地球的外太空物体，因其质量较大或密度较高，通过大气时尚未燃烧完毕就到达地面，称之为陨石。
火球（fireball）
　
　　比火流星更亮的流星，看起来好像一颗在空中高速飞行的火团，通常质量大到会落到地面成为陨石的外太空物体较易形成火球。

流星雨的成因 流星的速度和高度 流星雨的成因
　　随着地球和流星体碰撞的角度及方式的不同，流星体相对于地球的速度，可从每秒11公里到最快的72公里。地球和流星体就像是两个球一样，如果正面对撞，相对速度最大；若是地球追上流星体则相对速度最小。
　　大部份的流星在离地面80至120公里的高空开始发光，当流星速度和质量愈大时，流星消失的高度也就愈低，例如：火流星有时会冲到离地面一、二十公里处，还有机会听到流星体摩擦大气所产生的爆裂声。

流星雨的成因 流星为什么会发光？ 流星雨的成因
　　我们所看到流星的光芒，其实是流星体和空气分子共同产生的。当流星体以极高的速度进入大气时，具有很大的动能，和空气摩擦生热的结果，使空气中的分子（如氮气、氧气）和流星体汽化后形成带电离子气体，而且受到能量影响，不同元素会发出不同波长（颜色）的光，在夜空中留下持续一段时间的光芒。我们可以藉由一些光谱分析设备，来研究流星所发出的光，进而了解流星的成分（图二、三）。
　　此外，因为能量的高低会影响不同原子发光的情形，可藉由流星的颜色分析出流星的速度。较高速的流星，能量较高，可以游离分解钙金属而发光，例如：英仙座流星雨；而镁、纳、铁等元素则较常出现在慢速流星，例如：双子座流星雨。
流星雨的成因
《图二》中央大学天文所于1998年狮子座流星雨时所拍摄到的流星光赞，可用来分析流星的成分。
流星雨的成因
《图三》由中央大学1998狮子座流星雨观测队摄于中大鹿林前山天文台（海拔2,862公尺），右上小图是天狼星和流星的光谱。

流星雨的成因 流星的速度决定亮度 流星雨的成因
　　流星亮度主要受流星体的大小和流星体进入大气层时的速度所影响。大部份的流星都是以极高的速度（秒速11至72公里）进入大气，此速度远大于流星消失前受到大气阻力影响所产生的减速。我们可以用一个常见的​​公式来了解流星的能量状态：物体运动能量等于速度平方乘以质量的二分之一。所以，质量越大或速度越快的流星，能够产生越多的能量与空气分子碰撞。一般来说，能量越高流星亮度就越大，例如：1998年11月的狮子座流星雨，落入地球的速度高达每秒70公里左右，所以观赏到的流星多数是很亮的火流星（图四、五）。
流星雨的成因
《图四》1998年11月18日微光摄影机拍摄到清晨出现的超亮火流星，9张流星慢动作分解画面（每张是1/10秒）顺序是从左上角开始，由左向右，再向下，结束于右下角。由照片中可以看到，原本是漆黑的天空。突然被一颗流星照亮，小画面斜右侧的黑影是拍摄地点鹿林天文台的圆顶，流星不但照亮了外面的夜空，还照亮了圆顶内侧，由此可知流星的亮度是非常惊人的。
流星雨的成因
《图五》质量较大的流星体有机会造成火流星，亮度至少比金星（-4等星）亮，出现时间可待续2～3秒。流星的速度和质量越大，消失的高度也越低，火流星有时会冲到离地表10～20公里处才消失，甚至还可听到火流星发出的声音。

流星雨的成因 什么是流星雨？ 流星雨的成因
　　几千年前人类就开始对天空产生好奇，在历史上留下了各种天文景象的记录。研究这些记录发现，大部份的流星是随机出现，而出现位置也不固定；但有一些流星呈规律性的出现，或出现位置是从夜空某一特定位置散射出来，而且在短时间内出现大量的流星，若一小时内出现的流星数目达数十颗或上百颗时，称为「流星雨」（meteor shower, meteor swarm）；若出现数量达几百颗或者几千颗时，则称为「流星暴」（meteor storm）。

我的更多文章

下载客户端阅读体验更佳

APP专享