流星雨觀測——小行星

　　時間：2001年10月31日（周三）晚7：00

　　地點：三教107

　　主講：朱進, 博士，國家天文館.

　　講座內(nèi)容:

　　流星和小行星實際上有很多聯(lián)系。流星實際上是一種叫流星體的東西放出的物質(zhì)發(fā)光產(chǎn)生的，流星體大多也是繞著太陽運動的。產(chǎn)生流星現(xiàn)象的物質(zhì)一般都很小，只有粉筆灰或者米粒一般大。但是因為它們繞著太陽運動，它們的速度就非�？�，所以在它們經(jīng)過地球大氣的時候就會由于摩擦產(chǎn)生光亮，這就是我們看見的流星。而小行星實際上也是繞著太陽運動的。流星體和小行星有非常密切的聯(lián)系。如果這些物質(zhì)在進入地球大氣層之前就被我們發(fā)現(xiàn)的話，它們就會被認為是小行星。如果是進入了地球大氣層產(chǎn)生了發(fā)光現(xiàn)象之后才被人們發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)，就被稱作流星體。

　　流星和流星的觀測

　　一般能夠被人們拍下來的流星都非常亮，大多是火流星，比肉眼能夠看到的恒星還要亮。目前已經(jīng)有近萬顆流星已經(jīng)被測出了非常詳細的軌道。有些流星在進入地球大氣層后沒有被燒盡，落到地面上，這就是隕石。通過光譜分析，會發(fā)現(xiàn)有一部分小行星和隕石的光譜是一致或是非常接近的。這就說明了，小行星和流星的物質(zhì)成份是非常接近的。去年發(fā)生過英仙座的流星雨。當時因為太陽的活動也非常劇烈，所以在北美的高緯度地區(qū)人們可以同時看到流星雨和極光。如果我們避開北京市的燈光，到郊區(qū)去。在現(xiàn)在這個季節(jié)，上半夜每小時可以看到5顆左右的流星，后半夜可以看到20顆左右的流星。對流星進行比較簡單的分類，大概可以分為兩類：偶發(fā)流星（這些流星是隨機地出現(xiàn)的，出現(xiàn)的位置沒有特殊的規(guī)律。）和群類流星（如果把這些流星的軌跡反向延長，會交匯在天空中的某一點上）。有很多人會問：“今年流星雨會發(fā)生在什么時候？是哪個星座的流星雨？”其實這些問題問得都不是很嚴密。實際上，幾乎每天都會有流星雨的現(xiàn)象，每天都會有某幾個活躍的流星群。所謂流星雨其實就是多顆流星同時從某一點爆發(fā)出來的現(xiàn)象，它的流量有可能很小，也有可能很強。一般來說每小時20顆到120顆的流量都可以算是流星雨。獅子座的流星群是非常穩(wěn)定的。有人問：“獅子座的流星雨是不是每33年才有一次？”其實獅子座的流星雨每年都有。每年到了11月20日左右只要沒有月光和燈光的影響就都可以看到獅子座的流星雨。這里所說的一年是指天文學(xué)上的一年，也就是365.2422天。所以每年流星雨相差的時間大約是6小時。但是因為每4年會有一個閏年，所以遇到閏年時間應(yīng)該向前推一點。

　　群類流星的產(chǎn)生與彗星有很大的關(guān)系。彗星都是由冰一類的物質(zhì)構(gòu)成的。當彗星運行離太陽比較近的時候，它就會噴發(fā)出一些塵埃物質(zhì)。這些物質(zhì)在噴發(fā)出來以后就會在太陽的軌道周圍運動。當?shù)厍蛟诶@著太陽運動時碰到這些小的物質(zhì)，就會發(fā)生流星雨的現(xiàn)象。由此我們就可以得出一個推論。有些人一聽到流星雨就非常害怕，認為流星落下來會砸到人，這其實是杞人憂天。這里涉及到兩個天文知識。一方面，流星現(xiàn)象一般發(fā)生在離地面110到80公里的地方，基本上在到達離地面80公里以內(nèi)的區(qū)域之前已經(jīng)燃盡了。只有極少數(shù)特別大的發(fā)光的時間可以持續(xù)到離地面50公里。即使真的沒有燃盡，落到地面上也只是非常非常小的石塊了。為什么流星物質(zhì)這么小還是能發(fā)出這些明亮的光呢？主要是因為它的速度非�？�，每秒一定不小于幾十公里。這樣它身上帶的能量也特別大。另一方面，這種群類流星物質(zhì)一定是非常小，在落到地面之前一定會燃盡。而偶發(fā)流星物質(zhì)有可能很大，不能燃盡而變成石頭落下來。就目前所有人們在地球上發(fā)現(xiàn)的隕石看來，沒有一顆是某一次流星雨落下的物質(zhì)。所以說，我們在流星雨時被一塊隕石砸到的概率和在沒有流星雨時被隕石砸到的概率基本上是一樣的。

　　前幾天就發(fā)生過一次獵戶座的大型流星雨。獵戶座流星雨對應(yīng)的彗星是哈雷慧星。哈雷慧星繞太陽運行的軌道是76年，它在距太陽近的時候也會噴出流星物質(zhì)。這些物質(zhì)被噴出之后，不一定還與彗星運行的軌道完全一致，但是它們都是在同一方向上平行運動的。這種運動一直持續(xù)了好幾千年。像哈雷慧星和獅子座彗星，它們在幾千年前就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)了。所以，在這些彗星軌道的周圍一定已經(jīng)布滿了許多的流星物質(zhì)。而地球每年都會繞太陽轉(zhuǎn)一圈，所以地球每年都會經(jīng)過布滿了流星物質(zhì)的某一個點，所以每年都會出現(xiàn)流星雨。而獵戶座流星雨與其它流星雨不同之處在于，有余燼的流星比較多，而且流星常常帶有顏色。因為彗星噴出來的流星物質(zhì)在太空中的運動方向和運動速度是一致的，所以當?shù)厍蜃策^來的時候，它們爆發(fā)的方向也是相同的。這就解釋了為什么流星雨中各個流星軌跡的反向延長線都能交與某一點這個現(xiàn)象。

　　對流星觀測的方法有很多種：目視觀測、照相觀測、無線電觀測、雷達觀測、次聲觀測、望遠鏡觀測、CCD觀測、攝像觀測、分光觀測。其中目視觀測是最基本的觀測方法，而且在目視觀測中作出了最大貢獻的不是那些專業(yè)的天文學(xué)家，而是業(yè)余的天文學(xué)家。攝像觀測今年來使用的比較多。而望遠鏡觀測因為比較枯燥，所以使用這種方法的人比較少。我今天主要講一下目視觀測的方法。

　　目視觀測的準備：首先，要注意安全。此外，選擇觀測地點非常重要，這也是最關(guān)鍵的。比如如果我們就在北大理科樓的樓頂上觀測。就算是出現(xiàn)了每小時1萬顆的流星雨，在理科樓上每小時也頂多能看到幾百顆而已。所以真正觀測流星應(yīng)該選擇一個比較黑的地方，比如北京臨近的郊縣就可以。至于天氣，我認為對于這次流星雨的觀測來說應(yīng)該不是很重要。因為北京市內(nèi)和郊區(qū)的天氣差別不會太大。此外，目前比較標準的觀測活動中還應(yīng)該準備睡袋、防潮墊。因為對于我們北半球來說，比較大的流星雨一般都發(fā)生在冬天比較冷的時候。所以保暖很重要。另外，還應(yīng)該準備一把包上紅布的手電。因為一般人的眼睛要經(jīng)過20到40分鐘才能完全適應(yīng)黑暗，也才能看到你能看見的天上最暗的星星。所以如果剛適應(yīng)黑暗，這時又被手電照到，眼睛又得經(jīng)過20分鐘到40分鐘才能適應(yīng)。手電包上紅布會好一些。此外，還應(yīng)帶上手表。我們一般來說看到一件奇怪的事后第一反應(yīng)是要急著描述這件事，但是這樣對流星觀測來說是完全沒有意義的。觀測最重要的是要記下準確的某個時間時發(fā)生了什么事。此外，還應(yīng)該帶著一張星圖用以定標天區(qū)。因為如果要進行流星觀測，首先必須先認識星座。在觀測之前應(yīng)該先確定好流星雨發(fā)生的輻射點的位置。此外，視力不好的人還應(yīng)該帶上矯正視力很精確的眼鏡。因為觀測流星很重要的一點就是你能看到多暗的星的亮度是多少，也就是你的眼睛能夠看到的極限星等是多少。這也是在觀測流星時必須記錄下來的。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。目視觀測主要的步驟就是計數(shù)和畫圖。計數(shù)主要要記錄以下內(nèi)容：時間（精確到秒）、群屬、星等、極限星等（limiting magnitude>5.0）、視野的遮擋率（obstructions of view<20%）。其它還可以記錄下流星的速度（0—5等）、顏色、余跡持續(xù)時間。所謂極限星等就是指觀測者能看到的最暗的星有多亮，只有這樣，這個觀測者的觀測數(shù)據(jù)才能和其他人的觀測數(shù)據(jù)進行換算和比較。

　　說起流星雨大家都會想到1998年獅子座的流星雨。當時預(yù)報說會有很大的流星雨，但是人們真正去看的時候卻不是很大。到了今年，人們就會對預(yù)報是否準確有懷疑。98年以前的預(yù)報和現(xiàn)在的預(yù)報方法是不一樣的。98年以前對流星雨的預(yù)報基本上是憑經(jīng)驗的方法。主要是靠計算地球離彗星軌道最近的時間。這種方法的誤差會比較大，也不太準確。所以98年流星雨發(fā)生爆發(fā)極大（流星流量最大）的時候是預(yù)測前一天，而不是預(yù)測當天。98年之后有人提出了一種新的方法。這種方法是用計算彗星拋出的流星物質(zhì)的位置和運動的方法來預(yù)測流星雨。用這種方法就可以很好地證明98年獅子座流星雨極大的發(fā)生時間是在原來預(yù)報時間的前一天。而且用這個方法對99年英仙座流星雨的預(yù)測也非常準確，誤差只有3分鐘。今年的流星雨預(yù)報也是運用了這種方法，所以我認為應(yīng)該是很準確的。根據(jù)這個預(yù)報，今年比較大的流星雨的發(fā)生時間是北京時間：11月19日1：24（每小時天頂流量為2000）和北京時間：11月19日2：13（每小時天頂流量為8000）。所謂天頂流量（Zenith Hourly Rate）指的是：一個觀測者在極限星等為6.5等、輻射點在天頂?shù)那闆r下看到的群內(nèi)流星數(shù)。

　　小行星的研究和命名

　　我下面簡單介紹一下有關(guān)小行星的情況。小行星研究的意義：①天文單位的準確測定；
②行星質(zhì)量的測定；
③太陽系起源的演化；
④地球生命的起源；
⑤撞擊的威脅；
⑥國防需要；
⑦空間資源。小行星研究分為幾個層次：①發(fā)現(xiàn)；
②觀測定位軌道；
③ 研究物理性質(zhì)；
④空間探測；
⑤資源利用。目前發(fā)現(xiàn)的最大的3顆小行星分別是：Ceres（谷神星）、Pallas、Vesta。但是2001年5月22日，天文學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了一顆編號為2001 KX76的柯伊伯帶天體，它的直徑為1270千米，已經(jīng)超過了谷神星的大小。目前暫定編號的小行星有315980顆，有永久編號的小行星有30716顆，近地小行星有15760顆。大家也許會想到，小行星是否會撞機地球。事實上，當一顆小行星地直徑小于50米，它給地球帶來災(zāi)難的機率近于零。只有直徑大于60米的小行星撞擊地球，才會給地球帶來大約2500人死亡的低度全球影響。而要發(fā)生像白堊紀恐龍滅絕事件類似的事件的小行星直徑必須要大于10千米。但目前還沒有發(fā)現(xiàn)這種大小的可能于地球相撞的小行星。目前只有一顆編號為2000 SG344的小行星被測出在2030年9月21日有1/500撞擊地球的可能。

　　小行星的名字可以是人名、地名、事物名等等。在小行星被發(fā)現(xiàn)的初期，一般都由發(fā)現(xiàn)者隨便命名。開始是使用古代神話中女神的名字，但是后來隨著小行星發(fā)現(xiàn)數(shù)量越來越多，女神的名字都不夠用了。隨后的命名就比較混亂。曾經(jīng)有一個業(yè)余天文學(xué)者發(fā)現(xiàn)了一百多顆小行星，他竟然用他認識的所有人的名字，甚至他家寵物的名字給小行星命名�，F(xiàn)在，國際上有一個專門的由10人組成的小組對申請命名的小行星進行審核。1998年是北大建校100周年，所以我們國家天文小行星研究小組將我們發(fā)現(xiàn)的一顆小行星命名為北京大學(xué)星。有了這個先例，今年因為是北京師范大學(xué)建校100周年，所以又有一顆小行星命名為北京師范大學(xué)。明年是南京大學(xué)100周年校慶，所以又有一顆小行星被命名為南京大學(xué)。

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