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2024年英仙座流星雨指南

2024-08-10科学

每年八月,夜空中都会闪耀着流星,因为地球穿过斯威夫特-塔特尔彗星的碎石流,从而产生了英仙座流星雨。由于斯威夫特-塔特尔的体积巨大,而且它已经在现在的轨道上运行了数千年,因此产生了令人印象深刻的大碎片流。事实上,斯威夫特-塔特尔的轨道距离地球很远,因为它围绕太阳的轨道周期为133年(几乎是哈雷彗星的两倍),这意味着碎片相对于地球的移动非常迅速。事实上,斯威夫特-塔特尔也是一个对地球有潜在危险的物体——它几乎完美地穿过地球的轨道——这意味着每年当地球穿过它的碎片流时,它所引发的流星雨都是壮观的。

英仙座流星雨无疑是地球上最伟大的年度表演,在其高峰期每小时约有100颗流星,大多数流星都在快速移动,具有大量的动能,几乎可以从地球上任何天空晴朗的地方产生明亮、明亮的表演。虽然月亮经常会挡路,但今年,在8月11日晚上和8月12日早上,午夜过后不久,一轮新月将落下,为壮观的夜间表演铺平道路。如果你有晴朗的天空,你不会想错过2024年的英仙座流星雨,这可能会成为今年最好的流星雨。

这颗彗星在2015年成像,被称为C/2014 Q2 Lovejoy,它的亮度足以达到+4星等的亮度:即使在光污染相当严重的条件下,肉眼也可以看到。斯威夫特-塔特尔彗星下次返回时,它的亮度将高出约20倍,并且质量更大,更危险。尽管彗星已被记录已有数千年的历史,但它们的周期性直到18世纪才被埃德蒙·哈雷(Edmond Halley)发现。
图片来源 :John Vermette / 麻省理工学院新闻

像彗星或小行星这样的大天体靠近地球是非常罕见的,尽管它确实偶尔会发生。然而,非常常见的是,地球将穿过由周期性彗星或小行星划出的轨道路径,这些彗星或小行星确实进入了内太阳系。当它发生时,取决于多种因素,包括:

  • 该物体在其当前轨道上停留了多长时间,

  • 地球与该物体的轨道路径有多近,

  • 月球所在的位置,

  • 以及彗核离地球有多近,

  • 我们将得到从流星雨的哑弹到壮观的表演的任何地方。

    幸运的是(就目前而言),对于地球上的天文观测者来说,所有这些事情都对八月的英仙座流星雨有利。母体斯威夫特-塔特尔彗星在其目前的轨道上至少有大约2000年的历史,因为英仙座流星雨 是在公元前69年首次被观测 到的。尽管斯威夫特-塔特尔彗星本身直到1862年才被发现,尽管这颗彗星的原子核目前距离是地球与太阳的距离的42倍左右——比海王星还要远——但这颗彗星本身是如此之大,并且已经绕太阳运行了很长时间,以至于它的整个轨道上都密密麻麻地布满了碎片。每当地球经过它时,一场可靠的壮观表演就会随之而来。

    截至2024年,斯威夫特-塔特尔彗星距离太阳42个天文单位:比海王星远约40%。在其整个轨道上,来自太阳附近各种近距离通道的碎片被拉伸,当地球穿过这些碎片流时,英仙座流星雨随之而来。
    图片来源 :TheSkyLive / 3D太阳系模拟器

    斯威夫特-塔特尔彗星还有另一个广为人知但很少被讨论的好处:它的轨道路径直接穿过地球围绕太阳的轨道。由于远日点如此之大,或者说离太阳最远的距离,斯威夫特-塔特尔彗星在穿过太阳系内部时,相对于地球的轨道速度为~60公里/秒。对于一颗彗星来说,它的体积非常大,其核心直径约为~26公里,它被称为人类已知的最危险的物体,因为不幸的撞击将释放出比导致地球最近大规模灭绝事件的撞击事件多20多倍的能量: 希克苏鲁伯撞击器

    尽管斯威夫特-塔特尔需要133年多一点的时间才能完成围绕太阳的单一轨道,但每次它近距离穿过太阳系内部时,它都会经历以下变化。

  • 在太阳辐射的驱动下,它会升温。

  • 它有两条尾巴:一条尘埃尾巴,它勾勒出一个弯曲的形状,还有一个离子尾巴,它总是直接指向远离太阳的地方。

  • 彗星核的微小碎片脱落,继续与母体在同一轨道上,但在彗星本身的前后伸展。

  • 而且,随着时间的流逝,这会产生密集的碎片流,每次地球经过彗星的轨道时都会导致流星雨。

  • 当它们绕太阳运行时,彗星和小行星通常会随着时间的推移而分裂,沿着轨道路径的块之间的碎片会被拉伸以产生碎片流。当地球穿过那条泥石流时,这些流星雨会引起流星雨。斯皮策沿着彗星路径拍摄的这张照片显示了小碎片释放气体,但也显示了引起我们太阳系中发生的流星雨的主要碎片流。
    图片来源 :NASA/JPL-Caltech/W. Reach (SSC/Caltech)

    换句话说,只要这颗彗星的原子核和地球本身不在轨道上相交——这是碰撞的秘诀——这颗彗星对地球的唯一影响就是它的碎片流。当地球经过那条泥石流时,它将继续这样做,在可预见的未来,高峰将在每年的8月11日至15日之间到来,在那段时间里,一系列流星将从天空中的同一点辐射出来:这个点恰好在英仙座, 流星雨因此得名,英仙座流星雨。

    在北半球,流星雨最为壮观,因为英仙座流星雨的辐射点位于北方天空。如果你能找到北斗七星、北极星和仙后座著名的「W」,那么只需在天空中穿行一小段旅程,就可以到达所有英仙座流星雨的看不见的起源点。虽然它们起源于那个点,但观看它们的最佳方式是躺下或坐下来,欣赏广阔的天空视野,并寻找从该起点飞驰而出的流星。它们在地球大气层中燃烧时移动得如此之快,光芒如此之大,以至于它们可以出现在任何地方,甚至包括南半球!

    从北半球看,北斗七星、北极星和仙后座的「W」,即使在光污染严重的天空中也很容易看到。如果你能沿着连接「W」中第3颗和第5颗恒星的假想线走,你就到达了所有英仙座流星的原点,即辐射点。
    图片来源 :E. Siegel/Stellarium

    这并不意味着你看到的每颗流星,请注意,都会是英仙座流星。过去还有许多其他彗星和小行星穿过地球轨道,还有流浪尘埃和微流星体粒子。判断流星是否是英仙座流星雨的方法是追溯出现的光条,并查看它是否回到那个点——辐射点。即使在英仙座流星雨的高峰期,你看到的大约20%的流星也可能来自杂散粒子,而不是来自斯威夫特-塔特尔彗星本身。

    一般来说,流星雨通常最好在凌晨 3 点左右观看,因为那是黑暗的天空和丰富的流星的组合被最大化的时候,再加上辐射点通常在天空中很高,在地平线上方清晰可见。今年,这将因新月落下而放大,这将发生在8月12日凌晨1:30至2:20之间,正好是英仙座流星雨的高峰期。一旦月亮落下,天空就会进一步变暗,导致那些流星在夜晚的背景下真正「爆裂」。如果你能够熬夜(或早起),即使8月12日是星期一,只要你有晴朗、黑暗的天空,英仙座流星雨的高峰期都是值得的。

    这张图显示了最近七年(2014-2020年)观看英仙座流星雨数据的平均值,以了解每小时流星流星雨的速度如何变化。流星雨的峰值是可以清楚地识别的,但绝对峰值,即流星雨率接近甚至超过每小时100次,是非常短暂的。
    图片来源 :NASA/MEO/Bill Cooke

    你能看到多少颗流星?这是最难回答的问题之一,因为流星雨的理论最大速率(即所谓的天顶地平线率(ZHR))与寻找比郊区更暗的天空的典型观察者将要看到的东西之间存在很大差异。

    天顶地平线率假设理想条件:

  • 辐射点正好位于您所在位置的头顶,

  • 你们的天空是晴朗的,万里无云,没有任何人为造成的光污染(包括来自低地球轨道卫星的光污染),

  • 您的眼睛适应了黑暗(这意味着您至少 20 分钟没有看过任何白光,包括您的手机),

  • 而且你看到的是流星雨的绝对最高,中央的峰值,只持续几个小时,而不是你将看到的更广泛的「最大」时间,这与你在地球上的位置有关。

  • 在这些理想条件下,你可能会看到每小时超过100颗流星,或者每分钟大约两颗流星。但即使在更现实的条件下,大多数观测者也可以预期每小时看到大约40颗流星,或者每三分钟大约两颗流星。这仍然是一个很棒的节目,很容易值得。

    这张英仙座流星雨期间的延时照片在一帧中显示了 100 多颗流星。虽然大多数流星都指向一个单一的起源点,即英仙座流星雨的辐射点,但大约20%的可见流星是流浪的,由太阳系中的其他尘埃源产生。
    图片来源 :杰里米·佩雷斯,2020 年

    每次你钓到一颗流星雨,都代表着一个时刻,可以欣赏到这场流星雨是如何形成的宇宙故事。一个以冰为主的物体,是45亿多年前太阳系形成时遗留下来的,最近受到引力扰动,现在每133年一次地穿过内太阳系,当它这样做时,它会危险地靠近地球。木星,以及(在较小程度上)其他行星,一直在对这颗彗星产生引力影响,并将在未来继续这样做,扰乱它的路径。随着每一个新的轨道,彗星的更多部分就会脱落,从而略微减少其质量。

    在2059年,英仙座流星雨将达到它们最弱的程度,因为斯威夫特-塔特尔达到了它离太阳最远的距离。然后它将返回,在2126年再次接近内太阳系。然而,大约2400年后,在安全地避开地球进行接下来的17个完整轨道之后,斯威夫特-塔特尔彗星将在木星附近经历一次近距离的引力传递:这一事件将扰乱其轨道。然后,在4479年,它将在有记录的历史上最接近地球,尽管几率很低,但它袭击我们的可能性不为零。如果是这样,它不仅会导致大规模灭绝事件,而且地球上的所有人类都可以期待迎接他们的灭亡。

    伯纳迪内利-伯恩斯坦彗星是迄今为止发现的最大的彗星,其核心直径约为119公里。如果这样的物体撞击地球,传递给我们星球的能量将是6500万年前发生的K-Pg撞击器的数千到一万倍。斯威夫特-塔特尔彗星虽然「只有」26公里宽,但却是目前已知对人类最危险的天体。
    图片来源 :NASA/Don Davis

    在那之前,我们必须建立一个足够强大的小行星和彗星偏转计划,因为这个物体对地球构成了最严重的威胁,从我们可以测量和跟踪的所有物体来看。然而,在那之前,我们将能够彻底享受伴随英仙座流星雨而来的年度景点。我们中的许多人今年已经在不知不觉中看到了英仙座流星雨,因为斯威夫特-塔特尔彗星的碎片流在过去几千年里已经变得非常宽。因此,英仙座流星雨持续了一个多月:从7月中旬到8月底。

    然而,流星雨的高峰期是为地球穿过泥石流的中点时保留的,这通常是一两个晚上的表演。今年,世界大部分地区的8月11日夜间(以及8月12日黎明前的早晨),以及亚洲和澳大利亚的12日夜间(以及13日的黎明前早晨),将标志着最壮观的高峰,最好在月亮落山后观察。由于来自斯威夫特-塔特尔彗星的碎片颗粒以估计58.3公里/秒(130,000英里/小时)的速度快速移动,它们将产生全年可见的任何流星雨中最亮的流星。

    每年,地球都会经过各种彗星的碎石流,包括斯威夫特-塔特尔彗星,它产生了被称为英仙座流星雨的视觉现象。尽管斯威夫特-塔特尔彗星仍然是人类已知的最危险的物体,但坦佩尔-塔特尔彗星有幸成为第一颗与流星雨有关的彗星,因为它是狮子座流星雨的母体。
    图片来源 :伊恩·韦伯斯特;数据:NASA / CAMS / Peter Jenniskens (SETI Institute)

    尽管英仙座流星雨目前越来越弱,从1992年和1993年的高峰期有所下降,当时的天顶视界速率超过每小时200颗流星(有些人认为,1993年超过300颗),但它们仍然是一个壮观的表演。今天的峰值速率为每小时 ~60-100 次,它们非常值得一看,特别是考虑到温暖的温度、晴朗的天空和户外的愉快体验。虽然今年的英仙座流星雨可能不如20或30年前那么壮观,但今年仍然是一个出门欣赏它们的绝佳年份,特别是如果你能找到黑暗的天空。

    今年撞击地球大气层的每一颗粒子都可能在几个世纪前从那颗彗星上脱落下来,恰好在你抬头的时候穿过你头顶的地球大气层。

    这张延时照片显示了在同一帧中捕获的几颗英仙座流星。它们都指向天空中的同一点:英仙座流星雨的辐射点。英仙座流星年复一年地明亮、丰富且可靠,使它们在陆地流星雨中独一无二。
    图片来源 :Rafael Schmall/大学空间研究协会

    只不过是一颗鹅卵石的物质在地球大气层中明亮地着火,产生了你和只有几千个其他人类可能看到的发光条纹。斯威夫特-塔特尔(Swift-Tuttle)在大约~45亿年的时间里一直是一个稳定的柯伊伯带天体,然后经历了一次偶然的相遇,把它变成了一颗周期性的彗星,而那颗彗星的碎片正是你在捕捉英仙座流星时所看到的。

    对于每一个这样的粒子,持续数十亿年的旅程在短短几分之一秒内就结束了。对于你能够看到的每一颗英仙座流星,那次旅程的高潮是在地球大气层中燃烧产生的光子,而你的眼睛就是捕捉它们的「相机」。现在就为八月的第二个周末制定计划吧,因为像这样的节目每年只举行一次!