英仙座流星雨(英文名称:Perseids)是以英仙座γ星附近为辐射点出现的流星雨,属于一种天文现象。 是每年 北半球 最大的三大流星雨之一。一般在每年的7月17日至8月24日出现,于8月13日达到高潮。
英仙座流星雨源自于周期为133年的斯威夫特—塔特尔彗星接近太阳时散发出的尘埃,尘埃物质在其轨道附近形成一条碎片带,每当 地球 经过这一碎片带时, 地球大气层 与这些尘埃碰撞摩擦,进一步解体,在天空中形成流星雨。 英仙座流星雨每分钟至少会出现一颗流星, 极大时ZHR(天顶每时出现率)约有100。
英仙座流星雨是人类历史上最早有观测记载的流星雨之一,流量大且稳定,其群内流星速度较快,约为59km/s,其中45%有尾迹,且呈现蓝绿色,亮流星较多。一般情况下,英仙座流星雨的 火流星 都会相对提前到来,因此预报的极大当晚和之前的一晚都很适合观测。
发现历史
古时候的人类,已经发现 流星雨 这一神奇的 天象 ,并开始观测,英仙座流星雨是被最早被古人观测到的流星群之一,世界上关于英仙座流星雨最早的观测记录出自于 中国 古籍,可以追溯到 东汉 时期的公元36年。 《后汉书•天文志》卷10记载: 刘秀 建武 十二年(公元36年)6月,有“小流星百枚以上,四面行”。这是世界上有关 英仙座流星雨 的最早记载。之后,历经 南梁 、唐、 五代十国 、明清时期,一直到清德宗 光绪 年间,中国 史书 对 英仙座流星雨 的观测记录有32次。
英仙座流星雨在2000年前的 中世纪 ,也被 欧洲 所观测记载。欧洲早期,因为在每年8月10日圣徒日的时候, 英仙座 会出现大量 流星 ,英仙座流星雨被称作“圣劳伦兹之泪”。 一直到近代,欧洲的科学家们开始系统地研究流量较大的英仙座流星雨, 1835年由 布鲁塞尔 记录确认英仙座流星雨为 周期性 出现。1866年, 意大利 天文学家乔万尼•斯基亚帕雷利发现英仙座的轨道与 彗星 Swift-Tuttie( 坦普尔-塔特尔彗星 )的轨道极为吻合。据此推断 英仙座流星雨 是坦普尔彗星甩下的物质。乔万尼•斯基亚帕雷利是第一个把 流星雨 及其发源地联系在一起的天文学家。
中国古代记录
英仙座流星雨是古老的流星群之一,中国古人早在 东汉 初期已经观测记载,而西方和 日本 的有关英仙座流星雨资料的历史部分,多数来源于中国 史书 。据中国学者不完全统计,自 刘秀 建武 十二年(公元36年)首次观测英仙座流星雨记录以来,截止清 光绪 年三十二年(公元1906年),中国的观测记录有32次。
中国研究人员认为,中国古代于公元36年《 后汉书 》记录的 流星雨 是 英仙座流星雨 的最早记录,并且得到了日版学者长谷川一郎等人的确认; 中国 古代观测英仙座流星雨的亮度不用强弱表示,而是用大小描述,分为大、一般(中等)和小三种等级;中国古代记录英仙座 流星 雨的数量也分为三个等次,有的记载以“百余”“八十有五”“七十余”等相对明确的大致数目,有的用“不可 计数 ”“不可胜数”“观者不能数”等极量数目,也有的用“众星交流”“星陨如雨”“流星如织”等笼统的说法。关于 英仙座流星雨 的活动方向,除了没有记载运动方向外,有记载的方向有“西面行”“向西南(包括南)”,以向西南方向的最多; 中国 古代记载的斯威夫特-杜(塔)特尔彗星可以补充西方记载的不足。
国际研究
中国 古代观测 英仙座流星雨 的记录最早,但其母 彗星 却是西方人最早发现的。1862年, 美国 天文学家路易•斯威夫特(Lewis Swift)和霍瑞思•塔特尔(Horace Tuttle)各自独立发现了英仙座流星雨的母彗星。正是这颗彗星,引发了一年一度的英仙座流星雨。因而以他两人的名字将这颗彗星命名为 斯威夫特·塔特尔彗星 。 关于 斯威夫特·塔特尔彗星 的周期, 小行星3789 和国际上的学者、天文学家都做过计算,但结果并不完全一致。中国学者根据古代文献的整理和计算,认为 英仙座流星雨 的极盛周期变幅在90~120年之间,预告下一次极盛周期应在120年左右 ; 彗星 的 发现者 美国 天文学家路易•斯威夫特和霍瑞思•塔特尔认为,该彗星的周期是133地球年。预测下一次到达 近地点 应该在3044年。 在斯威夫特-塔特尔彗星被正式发现后,当时对这颗彗星计算的周期大约是120年,并预测于1982年回归,但这颗彗星没有按照计算的时间回归。一直到1992年9月27日, 日本 的 彗星 专家内鹤彦再次发现了这颗彗星,再次计算这颗彗星的周期是133.7年,下一次回归将在2126年。
美国伊恩•里德帕斯著有《 诺顿星图手册 》列出了包括英仙座 流星雨 在内的主要流星雨的各种数值,主要有出现期的 正常值 和最多值, 辐射点 及已知日运动等数据。其中 英仙座流星雨 的出现期在每年的7月23日~8月20日,8月12日为最多,最多时的ZHR值为80。但闰年的情况会影响给出的流星雨日期,英仙座流星雨的活动高峰是8月11~12日,也可能是8月12日~13日。每年特殊的流星雨需要参考当年的天文年历。 英国 伊恩•里德帕在《 恒星与行星 》一书中,给出英仙座 流星 雨每小时的流星观测数值为80个。
成因
英仙座流星雨 ,源自于 斯威夫特·塔特尔彗星 ( 坦普尔彗星 )的尘埃和碎屑。 当母 彗星 斯威夫特·塔特尔彗星 运行到近日点时,从彗星喷发出来的气体同时带出不同大小尺寸的尘埃和沙粒。这些尘埃和沙粒停留在彗星轨道上,沿着彗星的轨道继续做着 周期性 的运动。尘埃的密集与其生成的时间成反比,越是古老的尘埃,密集程度越低。而极其古老的尘埃几乎 均匀分布 在 彗星 轨道一周,地球上每年几乎同一时期观测到的 流星雨 就是来自于这些超过1000年以上的古老的尘埃。 斯威夫特·塔特尔彗星 的周期大约为133年左右,新产生的尘埃非常密集, 木星 和 土星 的 引力 影响会让这些尘埃逐渐远离母彗星。此后,当这些尘埃到了 地球轨道 交叉点附近时,产生的 流星 数目就会增多。 每年8月,当 地球 穿过这个 彗星 的 公转 轨道时,彗星尘埃或者岩石颗粒会高速坠入大气层。 当这些尘埃进入大气层时,速度一致且处于平行状态,但因为 透视 变形的影响,人类在观测的时候,同一场 流星雨 看起来是从同一个点发出来的,这个点就是 辐射点 。
性质
英仙座流星雨 的活动时间段很长,每年一般从7月17日到8月24日,持续一个多月的时间。在8月13日前后,流星流量达到极大,每小时最大 天顶 流量可以达到110以上。
英仙座流星雨以每小时132000英里(59km/s)的速度传播。这比世界上最快的汽车快500倍。以这样的速度,即使是一点点尘埃在与 地球大气层 碰撞时也会发出鲜艳的光带。当它们飞过天空时,峰值温度可能达到 3000~10000华氏度。
英仙座流星雨虽然流量大且稳定,每小时甚至可达100颗以上,但人们在实际观测中看到的数量却会少很多。一分钟之内最多也就能看到几颗 流星 ,甚至几分钟内可能一颗也看不到。遇到遇到天气不好,或者月光太明,都会对观测 造成干扰,影响观测效果。流星的运行速度极快,转瞬即逝,却具有多种颜色。一颗流星的颜色取决于 的化学成分和反应温度的体现。钠 原子 发出橘黄色的光,铁原子是黄色,镁原子是蓝绿色,钙为紫色,硅是红色。
命名
英仙座流星雨
恒星 在 天球 上组合成许多有趣的图案。古人们按照恒星的自然组合,将天空划分成若干区域。公元前3000年左右, 巴比伦 人把北天较亮的星划分为若干“ 星座 ”, 古希腊 人为这些星座起的名字多与古希腊神话密切联系。1928年, 国际天文学联合会 确定国际上通行的星座划分法,将全天划分为88个星座,其中 北天星座 为29个, 黄道 12个,南天47个。每个星座中,恒星的名称采用1603年德国人巴耶尔(J.Bayer)的建议,按恒星的亮度顺序,配以相应的 希腊 字母,再加上星座的名字,作为亮星的命名。如 大犬座 α星、 英仙座 β星 等。星数超过24个后,按照1712年 英国 弗兰斯提德 (J.Flamsteed)发表的星标, 星座 里的每颗 恒星 按 赤经 次序编号,人们肉眼可看到的星星有6000多颗。
英仙座的名称为Perseus( 珀耳修斯 ),帕尔修斯是希腊神话中砍下女魔 美杜莎 首级的英雄。英仙座由6~7个不太亮的星星排成一个“人”字形状。英仙座的β星叫大陵五星,表示美杜莎邪恶的眼睛,属于食变 双星 。一颗半径是 太阳 的3.3倍的青白色亮星,另一颗半径是太阳3.6倍的稍暗一点的黄色星,亮度从2.1等变到3.5等为3天时间,两者相距1000万千米。 英仙座 面积为615平方度,星数90个。英仙座γ星附近有一个 流星 辐射点 (辐射点位置: 赤经 3 h 4 m , 赤纬 +58°),就是英仙座流星群。 因为流星群通常以它形成 流星雨 是的辐射点所在的 星座 来命名,因而被命名为英仙座流星雨。
斯威夫特-塔特尔彗星
斯威夫特-塔特尔 彗星 是 英仙座流星雨 的母彗星,全名109P/Swift-Tuttle。这颗 彗星 最早由 美国 的路易斯▪斯威夫特和霍勒斯▪帕内尔▪塔特尔两人于1862年7先后独立发现。因而以他们两人的名字命名这个 彗星 。斯威夫特-塔特尔彗星, 彗核 半径13千米,主要成分是岩石和冰,其环绕 太阳 的 公转 周期是133地球年。 科学家预测,它下一次到达 近地点 的时间在3044年,距离 地球 160万千米之外。
斯威夫特-塔特尔彗星 属于属于地球的“稀客”,但它在每次接近太阳的时候,都会因受热释放出尘埃和气态水,这种现象被称为“释气”,这些物质在其轨道附近形成一条碎片带。当地球每年经过这一碎片带时,其中的碎片与 地球大气层 发生摩擦,进而进一步解体,在天空中留下火焰一般的流星雨。
观测记录
第一位对 英仙座 流星 雨进行 计数 统计的是 Eduard Heis (Münster),他在 1839 年统计每小时英仙座流星数量达 160 颗,自此之后,Heis 与全球其它观测者每年都做类似的计数,至 1858 年止,历年来平均每小时出现数量为 37~88 颗,有趣地是,1861 年突然激增至78~102,1863 年更提高至 109~215,到 1864 年数量仍高于平常。根据Giovanni Virginio Schiaparelli 计算 1864~1866 年 英仙座流星雨 轨道的结果发现,英仙座流星雨极有可能和一颗周期 120 年的 Swift-Tuttle 彗星 (1862 III) 有关,因为每当这颗彗星接近近日点后,流星数量便有激增的现象。109/P Swift-Tuttle 彗星最初是由 Lewis Swift 与 Horace Tuttle 分别于 1862 年七月发现的,当时它是一颗 7.5 等的彗星,九月初时升高至二等, 彗尾 长 25~30 度( 北斗七星 的六倍长)。这也是人类首度发现 流星雨 和彗星之间的关联。
到了二十世纪初, 英仙座流星雨 数量有降低的趋势,在 1901~1910 年间,Denning 的统计平均每小时数量为五十颗左右,1911 年更降到只有四颗,1912 年也只有 12 颗。接下来的几年它却又恢复正常,并在 1920 年意外地发生大爆发,达到每小时两百颗以上。令人疑惑的是此时其母 彗星 在远日点附近。虽然 英仙座流星雨 1920 年代有几年又陷入低潮,但是在1931 年与 1945 年分别又达到每小时 160 颗与 189 颗的规模,后来一直到 1960 年代都没再发生异常现象。
1973 年,Brian G. Marsden 预测 Swift-Tuttle 彗星 将在 1981 年九月 16.9 日到达近日点(+/-1.0 年),这个消息立即吸引了大批的观测者加入 英仙座流星雨 的监测行列。这项预测果然没有让人失望,英仙座 流星 雨从 1966~1975 年间的平均每小时 65 颗跃增至 1976~1983 年的90 颗,1983 年时最高甚至达到 187 颗过,虽然这次流星观测者算是大饱眼福,但 彗星 观测者却始终没有看到这颗神秘的 Swift-Tuttle 彗星。
在 1983 年的高峰之后,英仙座流星雨又开始走下坡,1984 年的极大期刚好在满月后一天,但荷兰流星协会仍然记录到最高每小时 60 颗。1985 年,虽然没有月光的干扰,但数量已降至每小时 40~60 颗,1986 年的情况也差不多。
1990 年代初,Marsden 公布了新的预测,如果 P/Swift-Tuttle 彗星 与 1737 年 Kegler 所观测的是同一颗彗星,那么它将在 1992 年十二月再度通过近日点,随后,Swift-Tuttle 彗星在 1992 年二月被发现,但 英仙座流星雨 则到 1993 年才在欧洲出现极大,当时全球观测者蜂拥至中欧观测这次 流星雨 ,果然不负众望地出现每小时 200~500 颗的惊人数量,这股高潮一直持续到 1994 年。
在最近三、四十年间的观测中也发现了一些有趣的现象。英仙座流星的亮度似乎在极大前比较亮,1953 年,A. Hruska (捷克) 发现在8月8日至12日间出现的英仙座流星平均亮度约 2.5 等,但8月12~13日降到 2.8 等,14~15日更降到 3.4 等,1956 年,Zdenek Ceplecha 也观察到类似的光度降低现象:8月4至10日间平均亮度为 2.68 等,但8月10至15日则降至 2.94 等,光度最高的时段反而发生在8月6、7两日的 2.31等,13~14日为 3.18 等。虽然 Hruska 与 Ceplecha 的观测结果似乎不尽相同,但从各方观测报告来看,两者的数据皆获得支持。1983 年,另一支 西班牙 流星观测组织对 英仙座流星雨 的光度作了详尽的记录,结果比较接近 Hruska 的数据,在8月1日至13日间,流星的平均亮度从 1.75 逐日降至 2.04 等,之后在14日降至 2.19等,15日 2.52 等,17日 2.77 等,19日 2.92 等,20日为 3.45 等。英国流星协会主席 Robert Mackenzie 认为 英仙座 流星光度分布是受到 流星体 质量密度变化的影响。
1986 年,Paul Roggemans ( 比利时 )在7月27日至8月16日间共观测了 1315 颗英仙座 流星 ,平均光度为 3.10 等,其光度变化大约是逐日递减 10%,但有两个例外,一是8月5~6日与6~7日间,光度陡降至 3.54 等,第二个是在8月9~10与10~11日间,光度降至 3.71 等,从这组资料来看,似乎又较接近 Ceplecha 的说法。
文化影响
英仙座流星雨 出现在7月中旬到8月下旬,在20世纪出现最盛日期为8月10日,又称“ 圣劳伦斯 的眼泪”(这天是此圣神节)。 公元258年8月10日, 天主教 的圣人 圣老楞佐 殉教 。因为英仙座流星雨出现的峰值在每年的8月12/13日,与此日期相近,因此一些天主教徒将其称为悬挂在天空中的“ 圣劳伦斯 的眼泪”。据说这位圣人被活活烧死在一个格栅上。他的死因几乎可以肯定是 地中海 民间传说的起源,传说中的 流星 是圣劳伦斯殉难的火花。民间传说还说,在8月9日至10日的夜晚,植物的地下出现了冷却的余烬,这些余烬被称为“ 圣劳伦斯 的煤” 。