流星雨观测——小行星

选择字号:   本文共阅读 3699 次 更新时间:2001-11-02 10:14:00

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朱进  

  时间:2001年10月31日(周三)晚7:00

  地点:三教107

  主讲:朱进, 博士,国家天文馆.

  

  讲座内容:

  流星和小行星实际上有很多联系。流星实际上是一种叫流星体的东西放出的物质发光产生的,流星体大多也是绕着太阳运动的。产生流星现象的物质一般都很小,只有粉笔灰或者米粒一般大。但是因为它们绕着太阳运动,它们的速度就非常快,所以在它们经过地球大气的时候就会由于摩擦产生光亮,这就是我们看见的流星。而小行星实际上也是绕着太阳运动的。流星体和小行星有非常密切的联系。如果这些物质在进入地球大气层之前就被我们发现的话,它们就会被认为是小行星。如果是进入了地球大气层产生了发光现象之后才被人们发现的物质,就被称作流星体。

  

  流星和流星的观测

  一般能够被人们拍下来的流星都非常亮,大多是火流星,比肉眼能够看到的恒星还要亮。目前已经有近万颗流星已经被测出了非常详细的轨道。有些流星在进入地球大气层后没有被烧尽,落到地面上,这就是陨石。通过光谱分析,会发现有一部分小行星和陨石的光谱是一致或是非常接近的。这就说明了,小行星和流星的物质成份是非常接近的。去年发生过英仙座的流星雨。当时因为太阳的活动也非常剧烈,所以在北美的高纬度地区人们可以同时看到流星雨和极光。如果我们避开北京市的灯光,到郊区去。在现在这个季节,上半夜每小时可以看到5颗左右的流星,后半夜可以看到20颗左右的流星。对流星进行比较简单的分类,大概可以分为两类:偶发流星(这些流星是随机地出现的,出现的位置没有特殊的规律。)和群类流星(如果把这些流星的轨迹反向延长,会交汇在天空中的某一点上)。有很多人会问:“今年流星雨会发生在什么时候?是哪个星座的流星雨?”其实这些问题问得都不是很严密。实际上,几乎每天都会有流星雨的现象,每天都会有某几个活跃的流星群。所谓流星雨其实就是多颗流星同时从某一点爆发出来的现象,它的流量有可能很小,也有可能很强。一般来说每小时20颗到120颗的流量都可以算是流星雨。狮子座的流星群是非常稳定的。有人问:“狮子座的流星雨是不是每33年才有一次?”其实狮子座的流星雨每年都有。每年到了11月20日左右只要没有月光和灯光的影响就都可以看到狮子座的流星雨。这里所说的一年是指天文学上的一年,也就是365.2422天。所以每年流星雨相差的时间大约是6小时。但是因为每4年会有一个闰年,所以遇到闰年时间应该向前推一点。

  群类流星的产生与彗星有很大的关系。彗星都是由冰一类的物质构成的。当彗星运行离太阳比较近的时候,它就会喷发出一些尘埃物质。这些物质在喷发出来以后就会在太阳的轨道周围运动。当地球在绕着太阳运动时碰到这些小的物质,就会发生流星雨的现象。由此我们就可以得出一个推论。有些人一听到流星雨就非常害怕,认为流星落下来会砸到人,这其实是杞人忧天。这里涉及到两个天文知识。一方面,流星现象一般发生在离地面110到80公里的地方,基本上在到达离地面80公里以内的区域之前已经燃尽了。只有极少数特别大的发光的时间可以持续到离地面50公里。即使真的没有燃尽,落到地面上也只是非常非常小的石块了。为什么流星物质这么小还是能发出这些明亮的光呢?主要是因为它的速度非常快,每秒一定不小于几十公里。这样它身上带的能量也特别大。另一方面,这种群类流星物质一定是非常小,在落到地面之前一定会燃尽。而偶发流星物质有可能很大,不能燃尽而变成石头落下来。就目前所有人们在地球上发现的陨石看来,没有一颗是某一次流星雨落下的物质。所以说,我们在流星雨时被一块陨石砸到的概率和在没有流星雨时被陨石砸到的概率基本上是一样的。

  前几天就发生过一次猎户座的大型流星雨。猎户座流星雨对应的彗星是哈雷慧星。哈雷慧星绕太阳运行的轨道是76年,它在距太阳近的时候也会喷出流星物质。这些物质被喷出之后,不一定还与彗星运行的轨道完全一致,但是它们都是在同一方向上平行运动的。这种运动一直持续了好几千年。像哈雷慧星和狮子座彗星,它们在几千年前就已经被发现了。所以,在这些彗星轨道的周围一定已经布满了许多的流星物质。而地球每年都会绕太阳转一圈,所以地球每年都会经过布满了流星物质的某一个点,所以每年都会出现流星雨。而猎户座流星雨与其它流星雨不同之处在于,有余烬的流星比较多,而且流星常常带有颜色。因为彗星喷出来的流星物质在太空中的运动方向和运动速度是一致的,所以当地球撞过来的时候,它们爆发的方向也是相同的。这就解释了为什么流星雨中各个流星轨迹的反向延长线都能交与某一点这个现象。

  对流星观测的方法有很多种:目视观测、照相观测、无线电观测、雷达观测、次声观测、望远镜观测、CCD观测、摄像观测、分光观测。其中目视观测是最基本的观测方法,而且在目视观测中作出了最大贡献的不是那些专业的天文学家,而是业余的天文学家。摄像观测今年来使用的比较多。而望远镜观测因为比较枯燥,所以使用这种方法的人比较少。我今天主要讲一下目视观测的方法。

  目视观测的准备:首先,要注意安全。此外,选择观测地点非常重要,这也是最关键的。比如如果我们就在北大理科楼的楼顶上观测。就算是出现了每小时1万颗的流星雨,在理科楼上每小时也顶多能看到几百颗而已。所以真正观测流星应该选择一个比较黑的地方,比如北京临近的郊县就可以。至于天气,我认为对于这次流星雨的观测来说应该不是很重要。因为北京市内和郊区的天气差别不会太大。此外,目前比较标准的观测活动中还应该准备睡袋、防潮垫。因为对于我们北半球来说,比较大的流星雨一般都发生在冬天比较冷的时候。所以保暖很重要。另外,还应该准备一把包上红布的手电。因为一般人的眼睛要经过20到40分钟才能完全适应黑暗,也才能看到你能看见的天上最暗的星星。所以如果刚适应黑暗,这时又被手电照到,眼睛又得经过20分钟到40分钟才能适应。手电包上红布会好一些。此外,还应带上手表。我们一般来说看到一件奇怪的事后第一反应是要急着描述这件事,但是这样对流星观测来说是完全没有意义的。观测最重要的是要记下准确的某个时间时发生了什么事。此外,还应该带着一张星图用以定标天区。因为如果要进行流星观测,首先必须先认识星座。在观测之前应该先确定好流星雨发生的辐射点的位置。此外,视力不好的人还应该带上矫正视力很精确的眼镜。因为观测流星很重要的一点就是你能看到多暗的星的亮度是多少,也就是你的眼睛能够看到的极限星等是多少。这也是在观测流星时必须记录下来的。我自己能看到的最暗的星是6等星,但是世界上有人能看到7.5等亮度的星。目视观测主要的步骤就是计数和画图。计数主要要记录以下内容:时间(精确到秒)、群属、星等、极限星等(limiting magnitude>5.0)、视野的遮挡率(obstructions of view<20%)。其它还可以记录下流星的速度(0—5等)、颜色、余迹持续时间。所谓极限星等就是指观测者能看到的最暗的星有多亮,只有这样,这个观测者的观测数据才能和其他人的观测数据进行换算和比较。

  说起流星雨大家都会想到1998年狮子座的流星雨。当时预报说会有很大的流星雨,但是人们真正去看的时候却不是很大。到了今年,人们就会对预报是否准确有怀疑。98年以前的预报和现在的预报方法是不一样的。98年以前对流星雨的预报基本上是凭经验的方法。主要是靠计算地球离彗星轨道最近的时间。这种方法的误差会比较大,也不太准确。所以98年流星雨发生爆发极大(流星流量最大)的时候是预测前一天,而不是预测当天。98年之后有人提出了一种新的方法。这种方法是用计算彗星抛出的流星物质的位置和运动的方法来预测流星雨。用这种方法就可以很好地证明98年狮子座流星雨极大的发生时间是在原来预报时间的前一天。而且用这个方法对99年英仙座流星雨的预测也非常准确,误差只有3分钟。今年的流星雨预报也是运用了这种方法,所以我认为应该是很准确的。根据这个预报,今年比较大的流星雨的发生时间是北京时间:11月19日1:24(每小时天顶流量为2000)和北京时间:11月19日2:13(每小时天顶流量为8000)。所谓天顶流量(Zenith Hourly Rate)指的是:一个观测者在极限星等为6.5等、辐射点在天顶的情况下看到的群内流星数。

  

  小行星的研究和命名

  我下面简单介绍一下有关小行星的情况。小行星研究的意义:①天文单位的准确测定;②行星质量的测定;③太阳系起源的演化;④地球生命的起源;⑤撞击的威胁;⑥国防需要;⑦空间资源。小行星研究分为几个层次:①发现;②观测定位轨道;③ 研究物理性质;④空间探测;⑤资源利用。目前发现的最大的3颗小行星分别是:Ceres(谷神星)、Pallas、Vesta。但是2001年5月22日,天文学家又发现了一颗编号为2001 KX76的柯伊伯带天体,它的直径为1270千米,已经超过了谷神星的大小。目前暂定编号的小行星有315980颗,有永久编号的小行星有30716颗,近地小行星有15760颗。大家也许会想到,小行星是否会撞机地球。事实上,当一颗小行星地直径小于50米,它给地球带来灾难的机率近于零。只有直径大于60米的小行星撞击地球,才会给地球带来大约2500人死亡的低度全球影响。而要发生像白垩纪恐龙灭绝事件类似的事件的小行星直径必须要大于10千米。但目前还没有发现这种大小的可能于地球相撞的小行星。目前只有一颗编号为2000 SG344的小行星被测出在2030年9月21日有1/500撞击地球的可能。

  小行星的名字可以是人名、地名、事物名等等。在小行星被发现的初期,一般都由发现者随便命名。开始是使用古代神话中女神的名字,但是后来随着小行星发现数量越来越多,女神的名字都不够用了。随后的命名就比较混乱。曾经有一个业余天文学者发现了一百多颗小行星,他竟然用他认识的所有人的名字,甚至他家宠物的名字给小行星命名。现在,国际上有一个专门的由10人组成的小组对申请命名的小行星进行审核。1998年是北大建校100周年,所以我们国家天文小行星研究小组将我们发现的一颗小行星命名为北京大学星。有了这个先例,今年因为是北京师范大学建校100周年,所以又有一颗小行星命名为北京师范大学。明年是南京大学100周年校庆,所以又有一颗小行星被命名为南京大学。

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