书城科普读物探究式科普丛书-外太空送给人类的宝石:陨石
48750200000009

第9章 宇宙知识拓展(1)

第一节美丽神秘的流星雨

在各种流星现象中,最美丽、最壮观的要属流星雨现象,其魅力场景远远超过极光之美。当它出现时,千万颗流星像一条条闪光的丝带,从天空中某一点(辐射点)辐射出来。

在某些时间,可以看到一定数量的流星的反向延长线都经过一个很小的天区,这些就是流星雨。在地球穿过流星体群时,各种形式的流星雨就形成了。

流星雨一般以辐射点所在的星座命名,如仙女座流星雨、希克苏鲁伯陨石坑中采集的陨石雨等。历史上出现过许多次着名的流星雨:天琴座流星雨、宝瓶座流星雨、狮子座流星雨、仙女座流星雨。

1.流星雨的命名

流星雨的产生是流星体与地球大气层相摩擦的结果(流星体可以是小行星带上的小行星),流星群往往是由彗星分裂的碎片产生的。

因此,流星群的轨道常常与彗星的轨道相关。

彗星主要由冰和尘埃组成。当这些流星体的母体逐渐靠近太阳时,冰气化,尘埃颗粒就像喷泉中的水一样,被喷出母体而进入了彗星轨道。

成群的流星就形成了流星雨。

流星雨看起来像是流星从夜空中的一点迸发并坠落下来。这一点或这一小块天区就叫做流星雨的辐射点。

人们通常以流星雨辐射点所在天区的星座给流星雨命名,以区别来自不同方向的流星雨。

例如,每年11月17日前后出现的流星雨辐射点在狮子座中,就被命名为狮子座流星雨。猎户座流星雨、宝瓶座流星雨、英仙座流星雨也是这样命名的。

流星雨在太阳系中,除了八大行星、矮行星和它们的卫星之外,还有彗星、小行星以及一些更小的天体。小天体的体积虽小,但它们和八大行星、矮行星一样,在围绕太阳进行公转。如果它们有机会经过地球附近,就有可能以每秒几十千米的速度闯入地球大气层,其上面的物质由于与地球大气发生剧烈摩擦,巨大的动能转化为热能,引起物质电离并发出了耀眼的光芒。这就是我们经常看到的流星。

流星雨的规模大不相同。

有时在一小时中只出现几颗流星,但它们看起来都是从同一个辐射点“流出”的,因此也属于流星雨的范畴;有时在短短的时间里,在同一辐射点中能迸发出成千上万颗流星,就像节日中人们燃放的礼花那样壮观。当流星雨在每小时天顶流量超过1000颗时,就称为“流星暴”。

有的流星是单个出现的,在方向和时间上都很随机,也无任何辐射点可言。这种流星称为偶发流星。

流星雨与偶发流星有着本质的不同。偶发流星每天都会产生,发生的天区和时间都具有随机性。而流星雨具有时间上的周期性,有些可以科学地预测到,因此流星雨也被称周期流星。

另外,所有流星的反向延长线都相交于辐射点是流星雨的重要特征之一。

2.流星雨的发现和历史记载

我国是世界上最早发现和记载流星雨的国家。《竹书纪年》中就有“夏帝癸十五年,夜中星陨如雨”的记载。最详细的记录见于《左传》:“鲁庄公七年夏四月辛卯夜,恒星不见,夜中星陨如雨。”

鲁庄公七年是公元前687年,《左传》中的这段文字是世界上天琴座流星雨的最早记录。

实际上,我国古代关于流星雨的记录,大约有180次之多。其中天琴座流星雨记录大约有9次,英仙座流星雨大约有12次,狮子座流星雨记录有7次。这些记录对于研究流星群轨道的演变,将是重要的资料。

流星雨出现的场面相当精彩动人,我国古代的记录也很丰富。

例如天琴座流星雨的一次记录:南北朝时期刘宋孝武帝“大明五年……三月,月掩轩辕。有流星数千万,或长或短,或大或小,并西行,至晓而止。”(《宋书天文志》)这个流星雨发生的时间是在公元461年。当然这里的所谓“数千万”并非确数,而是指流星的数量十分多。

而英仙座流星雨出现时的情景,从古记录上看来,也令人难以忘怀。“(唐玄宗)开元二年五月乙卯晦,有星西北流,或如瓮,或如斗,贯北极,小者不可胜数,天星尽摇,至曙乃止。”(《新唐书天文志》)开元二年就是公元714年。

流星体坠落到地面便成为陨石或陨铁,这一事实我国的史书上也有记载。《史记天官书》中就有“星陨至地,则石也”的解释。在欧洲,直到1803年以后,人们才认识到陨石是流星体坠落到地面的残留部分。

在我国现在保存的年代最古老的陨铁是四川隆川的陨铁,它大约是在明代陨落的,清康熙五十五年(公元1716年)被掘出。陨铁重有58.5千克,现在保存在成都地质学院。

3.什么是流星

尘埃颗粒叫做流星体。外层空间的尘埃颗粒闯入地球大气,与大气摩擦,产生大量热,从而使尘埃颗粒气化,在这一过程中尘埃颗粒发光形成了流星。

一个微小的流星体就足以产生在近百千米处就能看见的亮光,其原因就在于流星体的高速度。一个流星的颜色是流星体的化学成分及反应温度的体现:钠原子发出橘黄色的光,铁为黄色,镁是蓝绿色,钙为紫色,硅是红色。

流星通常不会发出可以听见的声音。如果人们没有看到它的话,它就会悄无声息地一扫而过。对于非常亮的流星,人有可能听到过声音。这些声响主要集中在低频波段。一个非常亮的流星,如火流星,可能会听到声音。

流星有时会在它通过的轨道上留下一条持久的余迹。余迹主体颜色多为绿色,是中性的氧原子,持续时间通常为1秒~10秒。然后,人们可见余迹亮度迅速下降,这些亮光来自炽热空气和流星体中的金属原子。

4.着名七大流星雨

狮子座流星雨

狮子座流星雨在每年的11月14至21日左右出现。一般来说,流星的数目大约为每小时10至15颗。但平均每33至34年狮子座流星雨就会出现一次高峰期,流星的数目可超过每小时数千颗。这个现象与谭普-塔特尔彗星的周期有关。

流星雨产生时,流星看来会像由天空上某个特定的点发射出来的,这个点称为“辐射点”。由于狮子座流星雨的辐射点位于狮子座,因而得名。

双子座流星雨

双子座流星雨在每年的12月13至14日左右出现,最高时流量可以达到每小时120颗,而且流量极大的持续时间比较长。

双子座流星雨源自小行星1983TB。该小行星由IRAS卫星在1983年发现的,科学家判断其可能是“燃尽”的彗星遗骸。双子座流星雨辐射点位于双子座,是着名的流星雨。

英仙座流星雨

英仙座流星雨每年固定在7月17日到8月24日这段时间出现。它不但数量多,而且几乎从来没有在夏季星空中缺席过,是最适合非专业流星观测者的流星雨,地位列全年三大周期性流星雨之首。

彗星是英仙座流星雨之母,1992年彗星通过近日点前后,英仙座流星雨大放异彩,流星数目达到每小时400颗以上。

猎户座流星雨

猎户座流星雨有两种,辐射点在参宿四附近的流星雨一般在每年的10月20日左右出现;辐射点在附近的流星雨则发生于每年的10月15日到10月30日,极大日在10月21日。

我们常说的猎户座流星雨指的是后者,它是由着名的哈雷彗星造成的。哈雷彗星每76年就会回到太阳系的核心区。散布在彗星轨道上的碎片,由于哈雷彗星轨道与地球轨道有两个相交点而形成了着名的猎户座流星雨和宝瓶座流星雨。

金牛座流星雨

金牛座流星雨在每年的10月25日至11月25日左右出现,一般11月8日是其极大日。Encke彗星轨道上的碎片形成了该流星雨,极大日时平均每小时可观测到五颗流星曳空而过。

虽然其流量不大,但由于其周期稳定,所以也是广大天文爱好者热衷的对象之一。

天龙座流星雨

天龙座流星雨在每年的10月6日至10日左右出现,极大日是10月8日。该流星雨是全年三大周期性流星雨之一,最高时流量可以达到每小时400颗。Giacobini-Zinner彗星是天龙座流星雨的本源。

天琴座流星雨

天琴座流星雨一般出现于每年的4月19日至23日,通常22日是极大日。该流星雨是我国最早记录的流星雨,在古代典籍《春秋》中就有对其在公元前687年大爆发的生动记载。

彗星1861I的轨道碎片形成了天琴座流星雨。该流星雨作为全年三大周期性流星雨之一,在天文学中也占有着极其重要的地位。

5.流星雨的观测误区

有时候,人们在对待天文观测这个问题时,总有一个错误的概念:流星雨是很高级的天文观测,没有望远镜是不能完成的。

事实上,这个概念是极端错误的。观测流星雨需要有宽敞的视野,如果使用了望远镜,视场会大大减小,观测到的流星的数量也会大大减少,而且看到的流星也只能看到镜头中一亮,什么都看不清。所以,在观测流星雨时最好不要使用望远镜,只要我们的双眼和晴朗黑暗的天空。

6.流星雨对人类活动的威胁

流星雨可能对航天器造成威胁。1993年英仙座流星暴就曾使欧洲航天局的卫星因遭到一颗流星体的撞击而一度失去控制。

陨星可能击中人类或牲畜。关于人体被陨星直接击中还没有见过报道,1969年澳大利亚曾发生过陨星击穿屋顶的事件。

大批流星群闯入地球大气层造成的电离效应可能使远距离电信发生异常。

但是,流星也有一些益处。

在流星出现时,人们可以利用流星体燃烧形成的长条电离子柱对无线电信号的反射作用,进行高频或深高频通信,作用距离可达1800千米。因流星通信不受太阳活动或核爆炸的影响,其在军事上有重要的意义。

7.陨石和流星的关系

晴朗无月的夜晚,仰视夜空,人们经常会看见一道明亮的闪光划破夜空,飞流而逝,它给寂寞的星空带来了一丝生气。这就是流星现象。中国民间因其转瞬即失,常常把它称为“贼星”。

流星有单个流星、火流星、流星雨几种。

单个流星的出现时间和方向没有什么规律,又叫偶发流星。火流星也属于偶发流星,只是它出现时非常明亮,像条火龙而且可能伴有爆炸声,有的甚至白昼居然可以见到。许多流星从星空中某一点(辐射点)向外辐射散开,这就是流星雨。

一般的流星体密度都极低,约是水密度的二十分之一。实际上,每天都有大量的流星体进入地球大气层,它们总质量可以达到20吨。

一些流星体由于体积较大,在大气层中来不及全部烧为灰烬,剩余部分落到地面就成为了陨星。陨星因为成分含量的不同而分为陨石(石质为主)和陨铁(铁质为主)。自从解放以来,我国总共发生过5次陨石雨,其中着名的是吉林陨石。

地球上有许多陨石坑,它们是陨石撞击的产物。然而由于地球上的风化作用,绝大多数早已被破坏得无法辨认了,现在还能确证的只有150多个。

其中最着名的要数坐落在美国亚利桑那州北部荒漠中的一个大陨石坑。它直径有1245米,深达172米,在坑里人们已搜集到好几吨陨铁碎片。据推算,这是约2万年前一块重10多万吨的铁质陨星坠落所造成的坑洞。

陨石给我们带来了丰富的太阳系天体形成演化的信息,是受人欢迎的不速之客。研究陨石对人类探索太阳系、地球内部的结构组成,对探索地球上生命的起源和演化,等等,都具有重要的参考价值。

第二节怪异奇特的彗星

中国的民间把彗星贬称为“扫帚星”、“灾星”等。实际上,像这种把彗星的出现和人间的战争、饥荒、洪水、瘟疫等灾难联系在一起的事情,在中外历史上有很多。

彗星是在扁长轨道(极少数在近圆轨道)上绕太阳运行的一种质量较小的云雾状小天体。《春秋》记载,在公元前613年,“有星孛入于北斗”,这是世界上公认的首次关于哈雷彗星的确切记录,比欧洲早了600多年。

1.彗星的结构

彗星由彗核、彗发和彗尾组成,彗核和彗发构成彗头,有的还有彗云。但是,并不是所有的彗星都有彗核、彗发、彗尾等结构。

彗星没有固定的体积,它在远离太阳时体积很小;接近太阳时,彗发变得越来越大,彗尾变长,体积变得十分巨大。

彗尾的形状各异,有的还不止一条,一般总向背离太阳的方向延伸,而且越靠近太阳彗尾就越长,最长竟可达2亿多千米。

彗星的质量非常小,就连大彗星的质量也不到地球的万分之一。

其质量的绝大部分集中在彗核部分。彗核的平均密度为每立方厘米1克。彗发和彗尾的物质极为稀薄,其质量只占总质量的1%~5%,甚至更小。

彗星的物质主要由水、氨、甲烷、氰、氮、二氧化碳等组成,而彗核则由凝结成冰的水、二氧化碳(干冰)、氨和尘埃微粒混杂组成。

彗星可以说是个“脏雪球”。

我国古代对于彗星的形态已经很有研究,在长沙马王堆西汉古墓出土的帛书上就画有29幅彗星图。

在晋书“天文志”上清楚地说明彗星不会发光,只是因为反射太阳光才被人们看见,而且彗尾的方向是背向太阳。

在宇宙中,彗星的数量是非常多的,但目前人们观测到的仅约有1600颗。

2.彗星的轨道

彗星的轨道与行星的轨道是很不相同的,它的轨道有椭圆、抛物线、双曲线三种。

轨道为椭圆的彗星能定期回到太阳身边,称为周期彗星。

轨道为抛物线或双曲线的彗星,终生只能接近太阳一次,而一旦离去,就会永不复返。这就是非周期彗星。

非周期彗星或许原本就不是太阳系的成员。它们只是来自太阳系之外的过客,无意中闯进了太阳系,而后又义无反顾地回到了茫茫的宇宙深处。