（第三节）每年可观测哪些流星雨？
流星像星空中漫游的“过客”，它稍纵即逝，来去匆匆。有时，它像一条巨大的火龙飞驰而过，这是火流星；有时，在深邃的夜空突然出现一道道闪光，从一点向四外辐射，宛如天上的焰火，这就是流星雨。它们都是太阳系的“小不点”--流星体或流星群体闯入地球大气，与地球大气摩擦生热发光的结果。观测流星和流星雨很有意义，现在让我们来学习怎样观测它们。
一、观测流星和流星雨的时机
观测偶发流星的时机夜空中常见到的单个的流星，出现时间和方向没有什么规律，这叫做偶发流星。在晴朗无月的夜晚，一个人每小时大约可看到10颗左右流星。
如何选择观测流星的有利时机呢？偶发流星的出现是随机的，并随昼夜、季节和地理纬度不同而变化。但是长时间的观察表明，它们的出现有一定的统计规律。一般而言，一天之中，黎明(当地时间早晨4～6点)时看到的流星数目比傍晚(下午6点左右)多好几倍。这与地球的自转和公转运动有关。
偶发流星在一年之中出现的情况又怎样呢？根据观测统计，在北半球每年4月流星最少，9月出现得最多。也就是说，一年之中，秋天看到的流星比春天多。这又是什么原因呢？这与地球自转及流星体物质在它轨道上分布的不均匀性有关。确切的原因还没有弄清楚，因为目前有关偶发流星周年变化的研究还很不充分。
每年可观测哪些流星雨当密集成群的流星体(称流星体群或流星群)冲入大气层形成流星雨时，它们的运动方向原本是相同的，但由于人眼的“透视”效应，看起来好像是从“一点”(确切地说是从一个区域)辐射出来的。当每小时迸发出的流星数达到数千乃至上万颗时，就称为流星暴雨或流星暴。通常，天文学家按照流星雨辐射点所处的位置来给它命名，辐射点在哪个星座，就用哪个星座的名称来称呼它，如狮子座流星雨等。
许多流星雨都会周期性地出现，这是由于形成它们的流星体群，其母体往往是一颗周期性彗星。由于彗星每次回归近日点都会在太阳的作用下分裂、瓦解，久而久之彗星的“残骸”便形成了犹如“呼拉圈”似的椭圆轨道，每当它们的轨道与地球轨道相交时就会出现流星雨。由于流星体分布得不均匀，每年出现的流星雨强度不尽相同，彗星抛撒物在彗星母体附近最为密集，因而只有当彗星回归近日点附近时，才有可能出现流星暴雨。
那么，每年可观测到哪些流星雨呢？
在盛夏的晴朗夜晚，从7月17日至8月24日，你可以观测英仙座流星雨，最盛时期是8月12日，每小时可看到五六十颗流星，甚至更多。辐射点的位置在英仙座内，赤经为46°，赤纬为58°。冬季你有机会看到比拉彗星的女儿--美丽的红色流星雨，它来自仙女座γ星附近，辐射点位于赤经25°，赤纬43°；条条流星丝光，从辐射点向四方射出，真可谓“仙女散花”。
狮子座流星雨可于每年11月14日至21日观测到，但在通常的年份里能观察到的流星数目很少，每小时只有几至十几颗。狮子座流星雨大约每33年出现一次活动的强盛期，但是否每次都出现还取决于流星体运行中受到的大行星的影响。狮子座流星雨辐射点位于赤经153°，赤纬22°，它的活动周期与坦普尔-吐脱彗星相同。根据天文计算，坦普尔-吐脱彗星已于1998年2月28日返回近日点，1997年至2000年又是狮子座流星雨活动的强盛期，出现流星暴雨。
在此期间地球离彗星母体的轨道距离近于0.012天文单位，是观测流星雨的最好时机。中国紫金山天文台流星雨研究组曾宣布，1998年11月18日和1999年11月18日前后，人们看到33年来最强的狮子座流星暴雨。1998年的狮子座流星雨曾给我们带来欣喜，1999年11月狮子座流星雨又出现了世人的面前了。
二、流星和流星雨的目视观测
直接用眼睛或用双筒望远镜、广角望远镜来作目视观测，是观测流星最简便易行的方法。观测时要注意和记录什么呢？下面，我们结合国际流星组织(IMO)的规范要求加以介绍。
（一）流星和流星雨的观测
观测前的准备。观测流星或流星雨首先要选择好观测地点。应当在天光背景暗的空旷地方进行观测，最好在城郊地区，那里没有或很少有光污染。远离城市的学校操场是可选择的观测地点。
观测前应准备的工具和物品有：星图、钟表、暗的红光手电筒(电筒前遮一块红布)，录音机、记录纸、铅笔等；食品、饮料。若在冬季，一定注意穿暖，并带好防寒用品，如毛毯、羽绒服等。
测试眼睛的极限星等。观测前，应先有一段时间让眼睛适应黑暗；然后，观测天顶附近的星座，看不同亮度的恒星，由星图标出的星等检验眼睛看到的星的亮度，由此测试你能看到的最暗星是几等星，这就是你眼睛的极限星等。可以在不同时间测试多次，然后取其平均。
观测和记录的内容。首先要做好观测环境记录，它的内容包括：观测地点(地理经度、纬度)、天气状况(晴、阴、云、雾、气温等)等。对观测时间要准确记录，包括开始时间、结束时间，以及观测的有效时间等。
观测的主要内容有：
①流星或流星雨出现时刻、持续时间，最好用录音机录下口述结果；
②流星的计数，每小时或每分钟出现多少颗；
③流星的亮度估计，几等星的有多少；
④流星的颜色，白色、黄色、红色还是绿色；
⑤流星出现点、消失点的坐标，描绘在星图上；
⑥视野场中心位置，可用视野中心的星座或恒星的名称表示。
观测注意事项。观测中有以下几点请注意：
①观测流星雨时不要只把目光盯住辐射点，要注意辐射点周围较大范围的天区。
②注意每个人独立观测，并如实记录所观测到的一切；眼睛要始终盯着观测天区，即使记录时也不要将目光移开；最好有人专门负责记录，或用录音机进行口录。
③注意区分流星雨和偶发流星。沿流星路径反方向做延长线，看它是否通过辐射点，如果通过则属于此流星雨，否则就是群外流星。
④如果发生火流星，要注意观察流星余迹，记录其持续时间；若流星余迹消失很快(短于十分之一秒)，则在这颗流星上角注上“十”号，表明是一颗余迹短暂的流星。
（二）观测资料的处理
天顶小时率的计算。辐射点位置不同时，可观测到的流星数目不同：辐射点越低，可观测到的流星数目越少，这是地球大气的吸收和散射造成的消光影响所致。因此，为了客观地比较流星活动的强弱，应把所观测到的流星数目都归化到同一高度。为此，引入了天顶小时率ZHR，它定义为晴夜在天顶处每小时观测到的流星数，其计算公式为：ZHR=nfczt式中，t为有效观测时间，即扣除中间休息的观测时间，以小时计算；n为该时段内观测到的流星个数；f为云量的改正因子；c为目视极限星等的改正因子；z为天体不在天顶时的改正量。
F通过云覆盖量加权平均系数k来计算：F=11-k晴夜，k=0，F=1；若有云，则先求出k。
极限星等改正因子c，即观测者的目视极限星等Lm不同于6.5等星时的改正量：c= γ6.5Lm式中，γ是星等为m+1的流星数Nm+1与星等为m的流星数Nm之比。对于流星暴雨，γ=2.0～3.5，或取γ=3.0。
z由下式计算：z=(arcsinh)式中，h为辐射点的地平高度(10°≤h≤90°)，可由球面公式计算(也可以由天文软件查出)：sinh=sinφsinδ+cospcosδcos(s-a)式中，φ为观测地的地理经度；α为天体的赤经(以度表示)，δ为天体的赤纬；S为地方恒星时，s-a=t，t为天体的时角。
辐射点坐标的确定。先把流星矢线标绘在星图上，然后将矢线沿流星运动相反方向延长，同一流星群的延长线将汇集于一点或一小区域，这就是辐射点的位置所在；它在星图上的赤经和赤纬即为辐射点的坐标。
目视观测流星雨的记录格式。按照国际流星组织(IMO)的要求填写目视观测流星雨的记录，内容如下：
观测日期：开始观测时间，结束观测时间(世界时)；
观测地区：地理经度λ，地理纬度φ；
观测地：国家或地区；
观测者姓名；
观测的流星雨：观测到的每小时的流星数和每个流星雨的流星总数(可能一夜出现多个流星雨)；
流星雨辐射点位置：α，δ；
观测的流星数N：若没看到流星，记为“0”；若流星雨的流星很多，不计其数，记为“/”。
三、流星和流星雨的照相观测
天体摄影是天文爱好者最感兴趣的活动之一。流星和流星雨的照相观测，最大的优点是能客观地绘出它们的准确方位和星等。
（一）照相方法和器材
天文爱好者拍摄流星或流星雨多采用直接照相，一般有两种方法。一是固定拍摄方法，即将相机固定在三脚架上，将快门置于“B”或“T”位置上；完成拍摄的整个过程中相机始终固定不动，一定时间(如5分钟)拍一次。另一种为跟踪拍摄，即将相机固定在望远镜的跟踪装置上，在相机与星空一同作周日视运动的情况下进行拍摄。
拍摄前，应先估算出照相观测的极限星等mp，即了解照相机能够拍摄下来的最暗的星是几等星，可按如下经验公式计算：mp=4+51gD+2.51gt式中，D是望远镜的物镜口径或照相机的口径，以厘米为单位；t为照相露光时间，以分钟为单位。这里没有考虑天气条件及应用特殊灵敏底片等情况。
如果在相机前加一旋转的快门，则可以拍摄到断断续续的流星划迹，已知快门旋转的速度就可以计算出流星的运动速度。
注意拍摄火流星的余迹，这需要露光1至6小时。火流星的巡天照相观测也是很有趣的活动。
所用照相器材有：照相机：选择好一架广角照相机，视场越大越好，如20°～40°。对它的极限星等要有所了解。
胶卷(或底片)：采用黑白胶卷，感光灵敏度要达到ISO 400，ISO 1 600或ISO 3 200，以适于在弱光的场合下拍摄。选黑白胶卷是为了方便地根据底片特性曲线由黑度化成强度，确定所观测到的流星的星等。彩色底片可用作科普宣传，而不易作星等的测量和归算。对火流星照相要根据当天夜晚的条件如月光、城市灯光的情况选择底片。由于火流星较亮，一般可选中等灵敏度的胶片(如感光度为ISO 400)。
三脚架和快门线：要有稳固的三脚架与控制灵活的快门线，这是拍出好片子至关重要的因素。可在三脚架下加重物来增强其稳定性。拍摄前，一定要检查快门与快门线，使其无论是在寒冷的冬夜还是潮湿多雾的凌晨，都能开、关自由。
（二）资料处理
照相后要用显影液、定影液认真冲洗底片，冲洗后要晾干。如果要测定流星的星等，则必须要进行定标处理。可选择观测底片上流星周围的一些已知星等的亮恒星(选7~15颗)作为定标的标准星，或另拍一张昴星团或北极星序的底片作为标准；再利用显微光度计或PDS底片量度仪测出每颗星的底片密度(黑度)，即可作出底片特性曲线。根据所作出的底片特性曲线，便可由流星像的底片密度查出流星的照相星等。
如果欲将照片寄往国际流星组织(IMO)，应在照片的背面写上如下内容：
观测者：姓名，国家，地址，E-mail，电话，传真；
观测地点：地理经度、纬度及海拔高度；
观测时间：流星雨出现后开始露光时间与结束露光的时间(世界时)；
流星雨的辐射点(或偶发流星出现的)坐标；
照相视场中心位置；
流星星等与个数估计：几等星的流星有多少个；
流星的速度估计：如很慢，慢，一般，快，很快；
照相机的情况：口径，焦距，光圈；
胶卷(底片)的情况：类型，感光度ISO，冲洗液(如用D-76冲洗)，定影时间等。
（三）观测注意事项
照相机镜头方向：不要把相机的镜头对向辐射点，应使它与辐射点夹一定的角度，即将相机指向流星雨辐射点周围30°~40°位置处，因为这是流星最可能经过的地方。
曝光时间：要根据底片的灵敏度确定露光时间，如感光度SIO 1 600、曝光6分钟，便可能有数颗流星被拍摄在一张底片上。
底片冲洗：拍摄流星时一定要在同一卷底片上拍下定标片，然后再冲洗底片，以便测出流星的照相星等。无论是自己冲洗还是送出去冲洗，一定要将底片全部洗出，不要将边裁去，以免遗漏有用的信息。
四、流星和流星雨的视频观测
现代观测流星雨的最新技术是使用视频记录系统，它有很大的优越性，可以记录下通过望远镜观测的视觉效果，而且有更高的精度，便于确定流星、流星雨发生的时间、位置、亮度、速度、运动迹线长度等重要参量，并容易得到流星的光变曲线。尽管与照相摄影相比，视频记录系统对流星的定位精度还不够高，但由于它的极限星等高，可以比照相机拍摄到更暗的流星，其灵敏度可增强十几倍以上。它的缺点是价格昂贵。
视频观测仪器系统。视频记录系统主要由三部分组成：一个强光力的照相机镜头、一个像增强器和一部摄像机。
照相机镜头强光力是指尽可能要广角，视场大，以拍摄到更暗、更多的流星。对于广角视频系统，相机镜头的视场要求大于40°，极限星等在5等~7等之间。对于一个标准的视频系统，视场要求在20°~40°，极限星等在7等~9等之间。如果把像增强器接在望远镜的后面，可以得到一个望远镜视频系统。在这种系统中视场小于10°，极限星等暗于9等。
像增强器是利用磁场聚焦或电场聚焦使暗弱的星增强光亮，要求增益大于1万，还须有一个直径大于20毫米的荧光屏，其噪音要尽可能小。
摄像机要选择灵敏度高的类型。现代生产的CCD摄像机是最优良的设备，但其价格昂贵；国产的CCD摄像机也可选用。如果能在图像上叠加上时钟的像，记录下时间，分析资料会更确切。
视频观测记录和资料处理。首先在视频磁带中找寻流星的记录，这虽很费时间但又是必须做的工作，可以用计算机运行专用的软件来完成。其次是用计算机得到流星的图像及测量流星的亮度。此外，要计算出流星的方位和速度，并把计算结果存入资料盘。
（第四节）如何发现与报告彗星？
在绚丽的天穹，有时会出现拖着长尾的天体，这就是彗星，它使辽阔的星空又增添了几分神秘的色彩。较亮的彗星，人们用肉眼就可以直接看到；较暗弱的彗星，要通过望远镜才能看到。由于彗星又明亮又怪异，并与背景恒星的视运动明显不同，因此为那些执着追求、辛勤观测的人们提供了发现它的机遇，彗星的搜寻与观测成为天文爱好者喜爱的活动。
一、彗星的主要特点
彗星主要由冰块和尘埃(包括金属物)组成，当它远离太阳的时候，看起来只是个云雾状的小斑点。当它接近太阳时，彗星物质在太阳的光和热作用下迅速蒸发、气化、膨胀，进而喷发出来，并被太阳强大的辐射压和太阳风推向背离太阳的方向，从而形成了彗头和彗尾。