漫談流星和隕石

陳厚尊

8月的夜晚，銀河高懸，草香蟲鳴，清涼無限。身處這一幕總讓人忍不住想起郭沫若的那首小詩——《天上的街市》：“遠遠的街燈明了，好像閃著無數(shù)的明星。天上的明星現(xiàn)了，好像點著無數(shù)的街燈……”

在中國的許多民間傳說里，牛郎和織女這對苦命的夫妻只能在每年農(nóng)歷七月初七這天相會于鵲橋。如今，這一天已經(jīng)被許多年輕人當作中國傳統(tǒng)的情人節(jié)來過。這有點不妥，至少其背后的寓意不太好。湊巧的是，農(nóng)歷七月初七這天常常同公歷8月初吻合，而每年此時，夜空中會固定上演一場浪漫的流星雨天象，引得眾多情侶借機共度良宵。就在200多年前，英仙座流星雨還是在8月10日左右迎來自己的極大期，又因為每年8月10日這天恰逢西方洛朗圣神的節(jié)日，因而這場流星雨又被稱為“圣洛朗的眼淚”。如今，由于地球軌道的歲差現(xiàn)象，這一日期已經(jīng)延后至12日或者13日了。

有許多人以為流星雨是某種罕見的天文現(xiàn)象。這當然是一種誤解。實際上，由于地球總是沿著一條相對固定的橢圓軌道周而復(fù)始地圍繞太陽公轉(zhuǎn)，有幾場流星雨是夜空里的常客。它們分別是：1月初的象限儀座流星雨，4月中下旬的寶瓶座η流星雨，8月中上旬的英仙座流星雨，11月中旬的獅子座流星雨以及12月中上旬的雙子座流星雨。其中雙子座流星雨的流量最大，每年的表現(xiàn)也相對穩(wěn)定。只是初冬夜晚的氣溫實在難熬，觀賞的舒適性欠佳。英仙座流星雨的流量次之，每年的表現(xiàn)同樣穩(wěn)定，加之適逢暑假，頗受孩子和家長的歡迎。象限儀座流星雨的流量同樣可觀，只是它出現(xiàn)的時間在深冬，且極大期持續(xù)時間短，通常只有數(shù)小時，高峰時段后的表現(xiàn)便差強人意。獅子座流星雨堪稱“流星雨之王”，它在2001年和2009年的狂野表現(xiàn)曾一度驚艷了無數(shù)熬夜守候的觀賞者。不過，獅子座流星雨每年的表現(xiàn)相當不穩(wěn)定，平常年份的流量總是非常小，某些年份則會達到暴雨級別。另外，獅子座流星雨的峰值預(yù)報一直是一個世界級難題，許多知名的流星雨預(yù)報團隊給出的時刻表常常是相互矛盾的。作為普通的觀賞者，最保險的做法自然莫過于一直蹲守在那里，等候奇跡出現(xiàn)。寶瓶座η流星雨的流量相比前幾個要少很多，不適合觀賞流星雨的新手。但近幾年有媒體為了吸引眼球，年年借機炒作它，引得許多對流星雨天象不甚了解的普通民眾盲目觀賞，其結(jié)果自然是一些不太好的體驗。希望那些曾經(jīng)被無知媒體誤導(dǎo)的讀者能夠通過本文對流星雨天象有一個再認識。

關(guān)于在普通民眾間廣為流傳的流星雨誤區(qū)，這里首先需要理清的是：究竟什么樣的天象才是天文學家口中所說的流星雨？必須承認，許多不明看官都被“流星雨”這個詞給誤導(dǎo)了，以為那種“星隕如雨”的景象才算是流星雨。當然，歷史上的確曾發(fā)生過多次“星隕如雨”的駭人天象。比較近的有1966年11月18日美國中西部的獅子座流星暴雨，每小時約有10萬顆流星從天而降;1872年和1885年曾兩度出現(xiàn)了很美麗的仙女座流星暴雨，每小時的流量有1.5萬顆至2.3萬顆;1833年11月的獅子座流星暴雨，每小時3.5萬顆流星的高峰期持續(xù)了大約9小時，其間每一位觀測者都能欣賞到24萬顆流星劃過夜空的壯觀景象。若往前追溯，中國的史籍《春秋》在公元前687年已有關(guān)于流星暴雨的確切記載：魯莊公七年四月辛卯夜中，星隕如雨。

由此可見，流量極大的流星暴雨是一種罕見天象，人的一生中通常只有一兩次欣賞的機會。而在流量正常的夜晚，人們在1小時內(nèi)往往只能收獲4顆至6顆偶發(fā)流星，且后半夜的數(shù)目明顯多于前半夜。這主要是地球公轉(zhuǎn)導(dǎo)致的一種淋雨效應(yīng)。一位在雨中行走的人，其胸前淋的雨量一定多于后背。同樣的道理，清晨6時的天頂方向正好是地球公轉(zhuǎn)的正前方，因而此時的偶發(fā)流星數(shù)目也比18時多，約為后者的2倍。另外，考慮到地球在其軌道上可觀的公轉(zhuǎn)速度，傍晚和清晨時流星體進入大氣層的平均速度也有很大不同。假設(shè)流星體的軌道速度為42千米/ 秒，若其在傍晚時分進入大氣層，則相對速度便為12千米/ 秒，屬慢速流星;清晨時分的相對速度便飆升至72千米/ 秒，屬快速流星。有過流星雨觀賞經(jīng)驗的人能很快區(qū)分出二者，因為快速流星從出現(xiàn)到消失往往只有零點幾秒，而慢速流星在天空中停留的時間可達一秒至數(shù)秒。偶發(fā)流星的第三個特點是你完全無法預(yù)估它們，包括流星出現(xiàn)的方位、軌跡和亮度等。不過在另外一些時候，你會發(fā)現(xiàn)夜空里的流星并非雜亂無章、沒有規(guī)律，因為它們軌跡的反向延長線似乎交會于天空中一個神秘的、看不見的點。天文學家稱它為輻射點。輻射點會在每年固定的時候向外輻射流星，活動時間從幾天到幾十天不等。事實上，這樣的輻射點天文學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾百個，廣布于星空各處。每一個輻射點帶來的流星都被稱為一個流星群，按照其所處的星座來加以命名。若同一個星座內(nèi)含有一個以上的輻射點，則按照輻射點附近的星座亮星或者輻射點的相對位置進行區(qū)分，例如寶瓶座γ流星群、寶瓶座δ流星群、北金牛座流星群、南金牛座流星群等。有時也按照流星群出現(xiàn)的先后順序來命名，例如上面的寶瓶座γ流星群又被稱為寶瓶座Ⅰ，而寶瓶座δ流星群又被稱為寶瓶座Ⅱ，等等。由此看來，天文學家所說的流星雨并非是指流量上不凡，而是說流星軌跡在天空中的分布模式仿佛下雨一般。

當然，相較于偶發(fā)流星，有輻射點活動的夜晚流量還是相對要高一些。天文學家使用每小時天頂流星數(shù)（ZHR）來表征其大小，它的含義是當輻射點位于天頂、觀察者在漆黑無月的夜晚1小時內(nèi)所能捕捉到的流星總數(shù)。粗略地講，這個數(shù)值表征了單位時間內(nèi)觀察者所能看到的流星數(shù)目上限，因為無論是月光、光害、建筑物遮擋，還是輻射點高度都會降低這個數(shù)值。雙子座流星雨的極大ZHR通常在120至160，英仙座流星雨的ZHR峰值約為90，而獅子座流星雨平常年份的ZHR為1 5，2009年小爆發(fā)時的ZHR為600至900。另外，值得說明的是，流星雨的局部表現(xiàn)同觀察者所在的地域是有關(guān)系的，因為人們只可能目睹天頂附近幾百千米范圍內(nèi)的流星，再遠的目標便隱沒于地平線以下了。同一顆流星的軌跡在不同地點的觀察者眼中也是不同的。這便為流星高度的測定提供了可能。就平均值來講，亮流星往往出現(xiàn)在140千米高處，消失于50千米高處，所經(jīng)路徑超過

300千米;而暗的流星則出現(xiàn)在110千米高處，消失于80千米高處，路徑長60千米。對于特定的流星，以上數(shù)值可以同平均值相距甚遠。流星體越大，消失時的高度也越低。原始重量5千克以上的流星體便有可能深入低層大氣，甚至進入對流層。由于這里的大氣密度驟然上升，許多流星體會在幾千米的空中發(fā)生碎裂和爆炸，緊接著，速度驟減至數(shù)百米每秒，最后化為無數(shù)隕石落至地面。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，地球上每天隕落的天外物質(zhì)至少有5噸，每年約有2000噸。其中絕大部分降落在了海洋、山脈、沙漠等無人居住之地，少數(shù)落在了農(nóng)田、村莊內(nèi)，被人們拾獲。而繁華的都市由于面積比例狹小，少有相關(guān)的目擊報道。

流星群同彗星的對應(yīng)關(guān)系很早便被天文學家察覺。1833年的獅子座流星雨之后，奧姆斯特德和特文寧說明了輻射點可以解釋為流星體沿一條特定的軌道圍繞太陽運行，當?shù)厍虻诌_軌道交點的時候便發(fā)生了流星雨現(xiàn)象。1861年又有天文學家設(shè)想這些流星體有可能是古代彗星的碎片。1866年，意大利天文學家斯基帕雷利證明英仙座流星群的軌道同斯威夫特·塔特爾彗星（109P）的軌道是相同的。不久，天文學家勒威耶計算了獅子座流星群的軌道，同后來公布的坦普爾·塔

特爾彗星（55P）的軌道根數(shù)相同。此后，寶瓶座η流星群和仙女座流星群的軌道分別被證明與著名的哈雷彗星和比拉彗星相同。值得一提的是，比拉彗星的彗核于1845年一分為二，1852年以后便消失在人們的視野中，留下了20年后美麗的仙女座流星暴雨。

類似的發(fā)現(xiàn)不斷證明宇宙中的流星群其實是一連串被彗星遺留在自身軌道上的細小質(zhì)點。這些質(zhì)點擁有各自獨立的環(huán)日軌道。根據(jù)開普勒第三定律，質(zhì)點繞太陽運行的周期與到太陽的距離有關(guān)，因此不同質(zhì)點的軌道周期略有差異。長此以往，原本在彗星軌道上密集排列的流星體便在軌道周圍逐漸彌散開來，運動速度快的追上了運動速度慢的，最終結(jié)果便是那些質(zhì)點在彗星軌道附近的廣大空間里實現(xiàn)了均勻分布。實際上，流星群內(nèi)質(zhì)點的空間密度是非常低的。以英仙座流星雨為例，它的活動期從7月底至8月中旬持續(xù)十幾天，其間地球在自己的公轉(zhuǎn)軌道上前進了5000萬千米。如此算下來，英仙座流星群的質(zhì)點平均間距竟有120千米！就算是1966年獅子座流星雨大爆發(fā)的時候，地球遭遇的群內(nèi)流星體的平均間距也有15千米之遙。至于偶發(fā)流星體，其出現(xiàn)的頻率至少比英仙座流星雨的峰值ZHR要低一個數(shù)量級，開三次方根后可算得偶發(fā)流星體的平均間距在260千米左右。

即使如此，考慮到地球在一天之內(nèi)掃過的宇宙空間體積，地球上無論白天還是黑夜劃過的流星數(shù)目仍然是驚人的。1935年，懷利根據(jù)美國隕星學會的數(shù)據(jù)給出了一條流星數(shù)目隨亮度變化的函數(shù)曲線。該曲線表明，一天之內(nèi)地球上（無論白天還是黑夜）亮于4等的流星數(shù)目約為2400萬顆，全年約有87億顆！即使是亮如織女星的0等流星，每天出現(xiàn)的數(shù)目也有30萬顆之多！更有甚

者，若考慮亮度15等的暗弱流星，那么整個地球上每天將遭遇幾十億顆這樣的微型天體。不僅如此，懷利的曲線還給出了各種質(zhì)量的隕星墜落于地面上的頻率值：重量只有幾十克的小塊隕石每年都可以落6塊，而重達50噸的隕石平均每30年便可以降下一塊，至于250噸的大塊隕石則需要200年的時間。質(zhì)量在5億噸以上的巨型隕石已經(jīng)具備相當大的生態(tài)破壞力，這樣的天體降落在地面上的頻率差不多是10萬年。有人認為1908年6月30日發(fā)生于西伯利亞通古斯地區(qū)的撞擊事件的罪魁禍首便是這樣一顆隕星，其質(zhì)量也許超過了4億噸。

如此看來，自地球誕生至今，我們的周圍似乎應(yīng)當落滿了各種各樣來自天外的隕石。這樣的想法并無不妥，因為我們腳下的地球便脫胎于46億年前的一顆巨大隕星。只是，那些遠古時代的隕星多半早已隨著劇烈的地質(zhì)運動沉入星球內(nèi)部，成為地核的一部分，今天地面上殘存的隕坑或者隕石的歷史都不超過100萬年。

許多人以為所有的隕石都擁有不菲的價格，事實上這也是一個誤區(qū)。與古玩市場類似，擁有不同特點、不同紋路的隕石身價也有著天壤之別。一般來講，最普通的阿根廷隕鐵的售價僅為同等重量黃金的5%。這樣的價格對普通人來說顯然是可以接受的。因此，假如你并不在乎隕石上的紋路特點，而只是單純地想要擁有一枚屬于自己的星星，這樣的夢想還是可以實現(xiàn)的。