流星雨

宋楠

每年12月中旬，雙子座流星雨都會在全球多地上演。2020年雙子座流星雨如約而至，在北京時間12月14日凌晨達(dá)到峰值。去看一場流星雨，在流星劃過天際之時，默默許下美好的愿望，將眼前的短暫變?yōu)樾闹械挠篮?，這是很多人心中浪漫的心愿。

流星雨被古今中外諸多文獻(xiàn)所記載，留下了種種想象和故事。近現(xiàn)代天文學(xué)的研究則揭開了流星雨更多的秘密。

流星雨最早記載來自中國

我國對流星雨的記載要早于其他國家。出土于戰(zhàn)國時期魏國古墓的《竹書紀(jì)年》，明確記載了3000多年前夏朝的一次流星雨事件：“夏帝癸十五年，夜中星隕如雨?！薄蹲髠鳌分幸灿小跋乃脑滦撩?，恒星不見，夜中星隕如雨”的表述，所記載的流星雨發(fā)生在魯莊公七年（公元前687年）四月，是世界上最早的天琴座流星雨記錄。對流星雨“星隕如雨”的表述在后來歷朝歷代的《天官書》《天文志》中都有跡可循，有專家統(tǒng)計，我國古代與流星雨有關(guān)的記錄有180次之多。

在我國古代，不同流星的出現(xiàn)被賦予了更多的意義，其上可關(guān)乎國運更迭，下則系于民生禍福。流星的軌跡、隕落的地方、出現(xiàn)的時間天氣等，基于上述種種不同，其所預(yù)示的吉兇也各不相同，但以兇兆居多，遠(yuǎn)不及現(xiàn)代人對流星許愿那樣的美好浪漫。

當(dāng)然也有浪漫的故事，其中之一就隱藏于大文豪蘇軾的《洞仙歌·冰肌玉骨》中?！捌饋頂y素手，庭戶無聲，時見疏星渡河漢。”這無疑是一場流星雨！國君與愛妃夏夜賞流星雨的浪漫場景，在蘇軾筆下得以重現(xiàn)。后人根據(jù)詞中涉及的時節(jié)、月相、星象和所處時代等信息，最終推斷那應(yīng)該發(fā)生在公元961年農(nóng)歷六月初八，即公歷的7月23日，這一天恰是當(dāng)時英仙座流星雨最大的時候。

古人除了記錄流星雨，也對天上流星和地下隕石的關(guān)系進(jìn)行了探究。在《史記·天官書》中有“星墜至地，則石也”的記載，當(dāng)時的人們已經(jīng)有了流星墜落地面會成為隕石的基本認(rèn)知。到了1064年的宋代，我國著名科學(xué)家沈括首次發(fā)現(xiàn)了以鐵為主要成分的隕石，將其準(zhǔn)確記錄于他的著作《夢溪筆談》之中，這一發(fā)現(xiàn)比歐洲人早了近800年。

人類初步揭開流星雨面紗

一提到流星雨，很多人腦海里浮現(xiàn)的場景，便是短時間內(nèi)無數(shù)顆流星從天而降，真如下雨一般。但實際上，絕大多數(shù)我們聽說過的流星雨，都很難呈現(xiàn)星如雨下的情形，平均每分鐘能看到兩三顆就很不錯了，當(dāng)然，著名的獅子座流星雨除外。也正是通過對獅子座流星雨的觀測，近代科學(xué)家初步揭示了流星雨和彗星之間的聯(lián)系。

獅子座流星雨發(fā)生在每年的11月中旬，平常年份可看到的流星數(shù)目也很少，但每隔大約33年，獅王在夜空“怒吼”，迎來獅子座流星雨的爆發(fā)，就可以真正欣賞到流星密密麻麻地劃過天際，如焰火般燦爛。獅子座流星雨也因此有了流星雨之王的美譽(yù)。

最早記錄的一次獅子座流星雨發(fā)生于公元902年，來自西班牙史書中。我國的《舊五代史》中“有小流星百余，流注交橫”，記錄了公元931年10月15日獅子座流星雨發(fā)生時的情景。隨后的古書中，對獅子座流星雨也有大量精彩的記錄。

1799年，德國科學(xué)家亞歷山大·洪堡詳細(xì)記錄了一次獅子座流星雨的爆發(fā)。彼時他正在南美進(jìn)行科考探險，11月12日凌晨2點半開始，洪堡和他的同行者法國人邦普蘭有幸目睹了夜空華麗的表演：數(shù)以千計的火球和墜落的星星接連不斷從天而降，將整個夜空所籠罩，這場流星爆發(fā)持續(xù)了4個小時，直到天亮，才逐漸停止。這也是人類第一次科學(xué)地記錄獅子座流星雨。洪堡后來和當(dāng)?shù)赝林懻摽吹降纳衿婢跋螅肋@類相似的現(xiàn)象，過去曾被周期性地觀測過。洪堡在他的報告中以科學(xué)眼光提到這個獅子座流星雨的周期約30年，同時也指出這個流星雨幾乎從天空的同一個地方出現(xiàn)，并推測下一次應(yīng)該會在19世紀(jì)30年代初期發(fā)生。

1833年11月12日，獅子座流星雨再次迎來爆發(fā)，據(jù)估計在9小時內(nèi)有24萬顆流星劃破天空，在北美洲許多地方都有人目睹這次盛況空前的流星雨，很多民眾在夢中被街上看流星的吵鬧人群驚醒，一時間分不清是夢境還是現(xiàn)實。在美國，耶魯大學(xué)數(shù)學(xué)家奧姆斯特德注意到流星從同一個方向輻射出來的現(xiàn)象，并嘗試測量出流星輻射點在天空的位置，結(jié)果發(fā)現(xiàn)流星輻射點在天空移動的速率，和星星被地球自轉(zhuǎn)牽引著走的速率相同。后來他和另一位科學(xué)家特溫寧確認(rèn)輻射點在獅子座附近，于是命名為獅子座流星雨。人們開始接受流星雨來自地球之外的觀點，流星雨研究也正式進(jìn)入天文學(xué)的科學(xué)研究范疇。德國天文學(xué)家奧爾伯斯通過收集分析之前各國的觀測，得出了獅子座流星雨每33年左右爆發(fā)一次的規(guī)律。

1866年初，暗弱的坦普爾-塔特爾彗星被發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過計算其繞太陽運轉(zhuǎn)的軌道周期為33年;同年11月，獅子座流星雨再次爆發(fā)，雖然沒有33年前壯觀，但證實了前人預(yù)言的獅子座流星雨33年爆發(fā)一次的周期，并且流星的軌道與彗星軌道也有著驚人的相似。幾乎同時，意大利天文學(xué)家斯基亞帕雷利通過計算，提出英仙座流星雨應(yīng)該和1862年發(fā)現(xiàn)的斯威夫特·塔特爾大彗星有關(guān)。流星雨和彗星之間的小秘密，被聰明的人類發(fā)現(xiàn)了，人們開始將獅子座流星雨的產(chǎn)生與坦普爾-塔特爾彗星聯(lián)系起來。

此后每33年的周期里，獅子座流星雨時而爆發(fā)，時而又有所收斂，人們意識到木星、土星等天體對于彗星軌道的影響，會導(dǎo)致彗星散落在軌道上的流星體數(shù)目和位置差別，可能使得獅王33年怒吼一次的周期變得不那么精確，通過引入更多的分析條件，對獅子座流星雨爆發(fā)的預(yù)測也更加準(zhǔn)確。通過修正的模型預(yù)測的1998年和2001年兩次獅子座流星雨的爆發(fā)，讓全世界數(shù)以千萬計的人們欣賞到壯觀場景，至今仍使很多70后、80后天文愛好者記憶猶新。

流星雨真的跟星座有關(guān)嗎

隨著天文觀測研究的不斷深入，人們對于流星雨也有了更加清晰全面的了解。

對于流星雨的成因，古人有很多推測，有一種說法認(rèn)為它是地面上某些物質(zhì)受太陽照射后，上升至大氣層并燃燒的結(jié)果;也有觀點認(rèn)為那是太陽的余暉在夜空中折射所造成的現(xiàn)象。

到了19世紀(jì)，隨著研究的深入，天文學(xué)界對它的成因已經(jīng)有了普遍共識。一般認(rèn)為流星雨的產(chǎn)生是“流星體”與地球大氣層摩擦的結(jié)果。這里的流星體，其實就是飄蕩在地球繞太陽公轉(zhuǎn)軌道附近的各種塵埃和固體塊，很多比沙粒還要小，它們大多來自另一類我們熟識的天體——彗星。

流星軌道示意。國際流星組織（IMO）網(wǎng)站截圖。

彗星主要由冰和塵埃等組成，它被形象地比喻成一團(tuán)充滿了塵埃顆粒的“臟雪球”。彗星圍繞太陽運動時，受溫度和太陽風(fēng)的影響，會不斷蒸發(fā)拋出自身攜帶的塵埃顆粒，散落在彗星運行軌道上，形成一條塵埃環(huán)。如果地球穿過這個彗星軌道時，地球的引力便會把散落的塵埃大量地吸引進(jìn)入地球大氣，隨即與大氣層摩擦，形成流星雨。地球因為公轉(zhuǎn)，每隔一年便會與彗星軌道相遇一次，因此流星雨在每年大約相同的時間段發(fā)生。

當(dāng)流星雨出現(xiàn)時，若細(xì)心觀察，便會察覺所有流星都是從天空中某一特定點發(fā)射出來，這個點被稱為流星雨的輻射點。輻射點位于哪一個星座，流星雨就以哪個星座來命名，所以輻射點位于獅子座的流星雨便被稱為獅子座流星雨。如果同一星座內(nèi)出現(xiàn)兩個流星雨，就分別用輻射點附近亮星的名稱來命名，例如寶瓶座η和寶瓶座δ流星雨。而實際上流星體都是平行向地球飛來，只是由于透視的關(guān)系，從地球上看好像是從一個輻射點飛出，所以本質(zhì)上講流星雨跟星座并沒有關(guān)系。

流星體以每秒11～72公里的高速進(jìn)入大氣層，與空氣摩擦生熱，在距離地表80～120公里處的高空開始燃燒發(fā)光。一般而言，絕大多數(shù)比沙粒還小的流星體只會閃現(xiàn)一兩秒鐘;而質(zhì)量大、速度也快的流星體，產(chǎn)生的能量更高，流星也更亮，例如能產(chǎn)生耀眼光亮的火流星，可能持續(xù)發(fā)光數(shù)秒，甚至超過10秒，其間還會多次碎裂發(fā)生爆閃，更有甚者連聲音都可以聽到，墜落到遠(yuǎn)低于80公里的高度也仍然明亮到肉眼可見，最后還不能完全燒盡的部分，落在地上便成為隕石。

通過不斷觀測研究積累，科學(xué)家已經(jīng)統(tǒng)計了大大小小幾十個流星雨，在國際流星組織（IMO）網(wǎng)站都可以查到，每個流星雨的活動周期約幾十天，加起來可以把全年都覆蓋，所以其實每天都有流星雨，有時一晚上還有好幾場流星雨同時上演。不過，這里面絕大多數(shù)能看到的流星數(shù)目還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于人們的預(yù)期。

天文上通常用流星雨最高峰時每小時天頂流量（ZHR）來表示能看到流星數(shù)目的多寡。這里ZHR通俗點理解，就是天氣、燈光環(huán)境、人眼視力等各方面條件都最好時，流星雨輻射點在頭頂正上方，每小時能夠看到的最多的流星有多少顆。實際觀測的數(shù)字要比理論ZHR少許多。很多流星雨的ZHR值都小于10，也就是說，很多新聞中報道的流星雨，實際上一個小時最多也只能看到幾顆流星。

不過也不需要灰心喪氣，作為身處北半球的我們，一年中還是有3個流星雨可以期待，它們的ZHR值都在100以上。它們分別是1月4日前后的象限儀座流星雨，8月13日前后的英仙座流星雨，以及即將到來的12月14日前后的雙子座流星雨。

◎ 來源|北京日報（有刪減）