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流星

(天文現象)

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流星(Meteor)是指運行在星際空間流星體(通常包括宇宙塵埃和固體塊等空間物質)接近地球時被地球引力吸引,在高速穿越地球大氣層時發生電子躍遷所產生的光跡。大部分流星體在落到地面之前便會被消耗殆盡,少部分則會掉到地面上,稱之為隕石。大部分可見的流星體都和沙粒差不多,重量在1克以下。流星體進入大氣層的速度介於11km/s到72km/s之間,各個流星的顏色會因其燃燒程度而有所不同。 [1] 
2014年1月8日,一顆寬0.9米的流星CNEOS 2014-01-08以216000公里/小時的速度進入地球大氣層 [10] 
中文名
流星
外文名
Meteor;shooting star;falling star
類    別
偶發流星、流星雨火流星
來    源
星際空間的塵埃、固體塊
速    度
11 km/s ~ 72 km/s

流星產生原因

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流星 流星
太陽系內除了太陽八大行星及其衞星小行星彗星外,在行星際空間還存在着大量的塵埃微粒和微小的固體塊,它們在接近地球時可能會因地球引力的作用使軌道發生改變從而進入地球大氣層。這些微粒與地球相對運動速度很高(11-72公里/秒),會壓縮前方氣體產生高温併發生電子躍遷 [2]  ,在夜間天空中表現為一條光跡,這種現象就叫流星,一般發生在距地面高度為80-120公里的高空中 [3] 
此外,彗星在繞太陽運行時會在其軌道上留下一些碎片,如果彗星與地球軌道有交點,那麼這些小碎塊也會被遺留在地球軌道上,當地球運行至這些區域時,大量彗星碎片進入地球大氣層,就會形成流星雨。流星中特別明亮的又稱為火流星。造成流星現象的微粒稱為流星體,所以流星和流星體是兩種不同的概念。比綠豆大一點的流星體進入大氣層就能形成肉眼可見亮度的流星。
百科x混知:圖解流星 百科x混知:圖解流星
流星體的質量一般很小,比如產生5等亮度流星的流星體直徑約0.5cm,質量0.06毫克。肉眼可見的流星體直徑一般在0.1-1cm之間。它們與大氣的相對速度與流星體進入地球的方向有關,如果與地球迎面相遇,速度可超過每秒70公里,如果是流星體趕上地球或地球趕上流星體而進入大氣,相對速度為每秒10餘公里。但即使每秒10公里的速度也已高出子彈出槍膛速度的10倍,足以與大氣分子、原子碰撞,使得大氣發生電離,在電離複合的過程發光而形成流星。大部分流星體在進入大氣層後都氣化殆盡,只有少數大而結構堅實的流星體才能因燃燒未盡而有剩餘固體物質降落到地面,這就是隕石(隕星) [3]  。星際空間的塵埃微粒中,過小以至於不足以產生流星現象,而是以塵埃的形式飄浮在大氣中並最終落到地面上的一類,被稱為微隕星。
不同形式的流星畫面圖
不同形式的流星畫面圖(10張)
據觀測資料估算,每年降落到地球上的流星體,包括汽化物質和微隕星,總質量約有20萬噸。地球質量約為6×10^21噸,由於流星體下落使地球"體重"的增加在50億年時間內的總量約為3.3×10^17噸,也就是説使地球質量增加了兩萬分之一,相當於體重200斤的大胖子增加0.1兩 [3] 
根據流星光譜的資料,可以認證出流星中有氫、氮、氧、鈉、鎂、鋁、鈣、鉻、鎳等中性原子和鎂、硅、鈣、鐵等的電離原子。速度不同的流星含的原子和電離原子也有差異 [1] 

流星相關名詞

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  • 流星體
流星體是分佈在星際空間的細小固體和塵埃,大部分可見的流星體都和沙粒差不多,重量在1克以下。肉眼可見的流星體直徑一般在0.1-1cm之間。 [4] 
  • 隕石
太陽系裏一些高速運行的較大流星體或小行星,受大行星引力的攝動,脱離原軌道而闖入地球大氣與大氣摩擦、爆炸,燃燒未燼的殘餘部分墜落到地球表面上叫作隕石 [1] 
  • 火流星
火流星看上去非常明亮,發着“沙沙”的響聲,有時還有爆炸聲。流星體質量較大(質量大於幾百克),進入地球大氣後來不及在高空燃盡而繼續闖入稠密的低層大氣,以極高的速度和地球大氣劇烈摩擦,產生出耀眼的光亮。火流星消失後,有時會留下雲霧狀的長帶,稱為“流星餘跡”,可存在幾秒鐘到幾分鐘,甚至幾十分鐘。 [5] 
  • 流星餘跡
流星在掠過空中時會發出大量的光和熱,使周圍的氣體電離,並很快擴散形成以流星軌跡為中心的柱狀電離雲,這種電離雲具有反射無線電波的特性,稱為“流星餘跡”。 [6] 
  • 流星雨
當地球運行至流星體羣時,大量流星體進入地球大氣層,在夜空中看起來像是有許多的流星從天空中一個所謂的輻射點發射出來的天文現象。天文學中一般用流星雨輻射點所在的星座或附近比較明亮的星名來命名這個流星羣,例如雙子座流星雨的輻射點就位於雙子座中。 [7] 
  • 輻射點
輻射點或視輻射點是流星雨在天空中的發源處,流星看起來似乎都來自該處(對行星上的觀測者)。例如,英仙座流星雨看起來就像是來自於英仙座,觀測者看見流星在天空中飛過,往回追溯流星的來向,似乎集中在一個點(其實基本上是屬於平行的,不會有交集),這個點就稱為輻射點。如果一顆流星的路徑回溯之後不能指向輻射點,這顆流星就不屬於這個流星雨,稱為散亂流星或偶發流星。 [7] 

流星歷史記載

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流星雨的發現和記載,也是中國最早,《竹書紀年》中就有“夏帝癸十五年,夜中星隕如雨”的記載,最詳細的記錄見於《左傳》:“魯莊公七年夏四月辛卯夜,恆星不見,夜中星隕如雨。”魯莊公七年是公元前687年,這是世界上天琴座流星雨的最早記錄。
中國古代流星雨記錄
中國古代關於流星雨的記錄,大約有180次之多。其中天琴座流星雨記錄大約有9次,英仙座流星雨大約12次,獅子座流星雨記錄有7次。這些記錄,對於研究流星羣軌道的演變,也將是重要的資料。
流星雨的出現,中國古代存在一些記錄。如天琴座流星雨的一次記錄:南北朝時期劉宋孝武帝“大明五年……三月,月掩軒轅。……有流星數千萬,或長或短,或大或小,並西行,至曉而止。”(《宋書·天文志》)這是在公元461年。當然,這裏的所謂“數千萬”並非確數,而是“為數極多”的泛稱。
流星體墜落到地面通常為隕石或隕鐵或者其他金屬類石頭,這一事實,中國也有記載。《史記·天官書》中就有“星隕至地,則石也”的解釋。到了北宋,沈括更發現隕石中有以鐵為主要成分的。他在《夢溪筆談》卷二十里就寫着:“治平元年,常州日禺時,天有大聲如雷,乃一大星,幾如月,見於東南。少時而又震一聲,移着西南。又一震而墜在宜興縣民許氏園中,遠近皆見,火光赫然照天,……視地中只有一竅如杯大,極深。下視之,星在其中,熒熒然,良久漸暗,尚熱不可近。又久之,發其竅,深三尺餘,乃得一圓石,猶熱,其大如拳,一頭微鋭,色如鐵,重亦如之。”宋英宗治平元年是公元1064年。沈括已經注意到隕石的成分了。 [7] 
在歐洲直到1803年以後,人們才認識到隕石是流星體墜落到地面的殘留部分。
在中國保存的最古年代的隕鐵是四川隆川隕鐵,大約是在明代隕落的,清康熙五十五年(公元1716年)掘出,重58.5千克。保存在成都地質學院。

流星研究發現

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美國航天局科學家對一塊從南極找到的火星隕石的最新分析表明,這塊隕石中可能存在原始生命的活動痕跡.不過科學家也表示,要證實早期火星有生命存在尚需更確鑿證據。 [8] 
2022年11月,美國哈佛大學天文學家在最新一期《天體物理學雜誌》發表論文稱,他們已經證實,2014年闖入地球大氣層的流星CNEOS 2014-01-08來自另一個恆星系統,是迄今已知的地球首個星際訪客 [10] 

流星觀測方法

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對於一個特定的流星雨,只有當流星雨的輻射點升出地平線以後才可以開始觀測,獅子座流星雨的輻射點位於獅子頭部附近,凌晨2時至3時左右才升起到比較合適的位置,流星雨,要選擇視野開闊,大氣純淨,人煙稀少,燈光暗淡的環境,在大城市不太適宜。觀看流星目視觀測是最好的方法,無需望遠鏡,甚至連雙筒鏡都不用,用目測是最好的。 [9] 

流星觀測條件

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觀測者除了要帶禦寒衣物外,再帶一張記錄表、一張觀測用星圖、一支筆、手電筒和計時器就可以了。看到流星,編個號,記錄下來即可。 [9] 
參考資料
  • 1.    劉學富.基礎天文學:高等教育出版社,2004:148-155
  • 2.    Pál, A.; Kiss, C.; Müller, T. G.; Santos-Sanz, P.; Vilenius, E.; Szalai, N.; Mommert, M.; Lellouch, E.; Rengel, M.; Hartogh, P.; Protopapa, S.; Stansberry, J.; Ortiz, J.-L.; Duffard, R.; Thirouin, A.; Henry, F.; Delsanti, A. “TNOs are Cool”: A survey of the trans-Neptunian region. Astronomy & Astrophysics (EDP Sciences). 2012, 541: L6
  • 3.    流星的故事  .科普中國.2007-06-15[引用日期2020-09-28]
  • 4.    Asteroid Fast Facts | NASA  .nasa[引用日期2020-12-31]
  • 5.    Belton, MJS. Mitigation of hazardous comets and asteroids. Cambridge University Press. 2004 P154
  • 6.    Adushkin, Vitaly; Ivan Nemchinov. Catastrophic events caused by cosmic objects. Springer. 2008 P133
  • 7.    enniskens P., Betlem, H., De Lignie, M., Langbroek, M. (1997). The detection of a dust trail in the orbit of an Earth-threatening long-period comet. Astrohys. J. P 441-447
  • 8.    王道德, 繆秉魁, 林楊挺. 隕石的礦物-岩石學特徵及其分類[J]. 極地研究, 2005, 17(1): 45-74.
  • 9.    天文專家説:觀看流星目視觀測是最好的方法  .搜狐[引用日期2021-01-09]
  • 10.    地球首位已知星際訪客獲確認  .科技日報.2022-11-09[引用日期2022-11-09]