今夏，一年一度的英仙座流星雨如约而至。为什么流星雨每年都会准时出现？又为什么要用星座给它们命名？让我们从一颗太空尘埃出发，看见流星背后的宇宙轨迹。

作者：emmm
审核：司徒陌

  夜空中最短暂也最璀璨的“烟火”，大概就是流星了。漆黑的天幕上，一道亮光毫无预兆地撕开夜色，须臾之后又消失得无影无踪，只留下一片惊呼。眼下，英仙座流星雨正迎来极大期，全年最适合“偶遇”流星的时刻已经到来。但你在对着天空惊叹之前，有没有想过——那道光的背后，究竟藏着什么？

什么是流星？

  在正式介绍它之前，我们先来了解一下几个容易被混淆的概念：流星体、流星和陨石。在国际天文学联合会的术语体系里，三个词对应三个不同阶段：

  1. 流星体（meteoroid）：沿太阳轨道运行的固态颗粒。你可以把它理解成一颗细小的、在太空中飞行的“沙粒”。
  2. 流星（meteor）：流星体闯入地球大气层，燃烧发光的过程和现象。它相当于一颗“太空尘粒”在大气中留下的一条瞬间发光轨迹。
  3. 陨石（meteorite）：如果这颗尘粒足够大，没烧完，落地后幸存下来的残骸。陨石是实实在在能摸到的石头。

  对于流星体，最小的微流星体只有几十微米，比头发丝还细，重亿分之一克。它们进入大气层时会极其缓慢地减速（因为质量太小，空气阻力迅速抵消速度），不会产生肉眼可见的亮光，而是缓缓飘落，最终变成大气中的悬浮颗粒；我们肉眼看到的流星，其流星体质量通常在几毫克到几千克之间，大小从一粒盐到一个篮球不等。更大的流星体，比如直径几米乃至几十米的物体进入大气层，它们往往会在夜空划出刺眼的强光，就不被简单叫流星了，而被称作“爆炸”的火流星（fireball），它们中的一些“强者”甚至能引发陨石坑，不过这类事件极其罕见。

图像右上角可见一颗明亮的火流星
图像来源：Roy S.

  上面还提到了一个叫作“火流星”的概念。简单地说，能比“夜空中最亮的行星”（也就是金星）还要亮的流星就可以被叫作火流星了，它们中的某些超级亮的个体将成为“超级火流星”。对于火流星，你甚至可以在白天轻易观测到它们的轨迹，有时这条发光余迹会持续几十秒甚至几分钟，这就被称为持续余迹。它们的一些个体由于在空中解体，你可以在地面上听到巨大的爆炸声。

什么是流星雨？

  大部分流星雨的老家在彗星。

  彗星常被称为“脏雪球”：它由冰、尘埃和碎石块组成。彗星沿着又扁又长的轨道靠近太阳时，表面的冰会升华成气体，这些气体裹挟着大量灰尘和沙砾，从彗核表面喷出来。喷出的颗粒并不会离开太阳系，而是基本沿着彗星原来的轨道继续绕太阳运行。于是，在彗星的轨道附近慢慢形成一圈“尘埃流”或“流星体群”。

  每一次彗星回归，都会往这里“补货”。在引力和光压等扰动作用下，砂砾逐渐散布在彗星运行的轨道上，形成一个布满砂砾的椭圆条带。

新智彗星 NEOWISE 的尘埃彗尾（宽而白色）和离子彗尾（窄而蓝色）
图像来源：Shlomo Shalev

  地球的公转轨道也会穿过这些条带。当地球撞进去时，彗星轨道里的颗粒以极高的相对速度冲入大气层。值得注意的是，流星并不是靠“摩擦生热”烧起来的。更准确的说法是：由于颗粒太快，空气来不及让开，因此被猛烈压缩在它前方，产生冲压加热。这样的话，颗粒表面温度瞬间升高到几千摄氏度，伴随融化、蒸发，同时把周围的空气电离成发光的等离子体，于是我们看见了一道流星。

  结合上面的文字，我们就能理解为什么像英仙座流星雨这样的大流星雨每年都像是有“固定日期”一样了。每年8月，地球穿过斯威夫特-塔特尔彗星（109P/Swift-Tuttle）留下的尘埃流，于是英仙座流星雨如期而至；每年12月，地球又穿过法厄同（3200 Phaethon）留下的尘埃流，于是双子座流星雨登场。只要地球轨道和尘埃流的位置变化不大，流星雨的活跃期就会年复一年地“按时打卡”。

  当然，尘埃流不是均匀的。如果地球恰好穿过一团刚脱离母彗星的新鲜密集尘埃，就会爆发“流星暴”——每小时可能出现上千甚至上万颗流星。比如造成狮子座流星雨的坦普尔·塔特尔彗星（55P/Tempel-Tuttle）每 33.2 年绕太阳一周，接近太阳时在轨道上留下大量新鲜的尘埃颗粒，因此每 33 年狮子座流星雨的流量就会明显上升，甚至爆发流星暴。

对 1833 年著名的狮子座流星暴的描绘
作者：Karl Jauslin

  咦？英仙座流星雨、狮子座流星雨…为啥这些流星雨都用星座来命名呢？显而易见地，这些流星雨的起源和上面的这些星座名好像没什么直接联系。

  在给出正式地介绍前，让我们开动下自己的想象力。不妨想象一下：在你面前放下许许多多无限延伸的平行线，由于透视（通俗地说就是“近大远小”）的因素，它们会在你的直觉中会聚成一个点，这些平行线就像是从这个点发射出来的一样。下图给出了一个平面的平行线的情况（空间的画出来比较杂乱）。

  流星也是这样，在同一场流星雨里的尘埃颗粒，它们的运动方向大致彼此平行。也就是说，流星雨看起来像从天空中的某一点发出来的。同样的，这个辐射点只是观察者看到的“透视消失点”，并不是流星真正发源的地方。辐射点落在哪个星座，流星雨通常就用哪个星座来命名。

  下面给出比较正式的命名规则。英文里，我们用辐射点所在星座的拉丁名加后缀 -id / -ids，表示“来自某星座的一群流星”。比如说：

  • 辐射点在 Perseus（英仙座）→ Perseids → 英仙座流星雨
  • 辐射点在 Leo（狮子座）→ Leonids → 狮子座流星雨
  • 辐射点在 Gemini（双子座）→ Geminids → 双子座流星雨
  • 辐射点在 Lyra（天琴座）→ Lyrids → 天琴座流星雨

  它们的中文翻译就是直截了当的“某某座流星雨”。

  但如果同一个星座里有好几股不同的尘埃流，光叫“某某座流星雨”就不够了。天文学家会借用辐射点附近的亮星来区分。那如果同一个星座里有多股流星雨，而且它们的辐射点恰好都靠近同一颗亮星，又该怎么办？这时天文学家会在名字里加上方位词。以下就是具体的例子：

  • 宝瓶座η流星雨：辐射点靠近宝瓶座η星
  • 宝瓶座δ南流星雨：辐射点靠近宝瓶座δ星附近，偏南侧
  • 宝瓶座δ北流星雨：辐射点靠近宝瓶座δ星附近，偏北侧
  • 摩羯座α流星雨：辐射点靠近摩羯座α星

  所以，流星雨的英文名里会出现希腊字母，例如 Eta Aquariids（宝瓶座η流星雨）、Southern Delta Aquariids（宝瓶座δ南流星雨）。

  国际天文学联合会（IAU）的流星数据中心还会给每个正式流星雨配一个三字母代码，方便观测记录，如：

  • 英仙座流星雨 = PER
  • 狮子座流星雨 = LEO
  • 双子座流星雨 = GEM
  • 宝瓶座η流星雨 = ETA

  命名里也有“历史遗留”的特例。最著名的是象限仪座流星雨：它的辐射点其实在今天的牧夫座附近，但名字来自一个 18 世纪曾存在、后来废弃的星座“象限仪座”。一旦名字用久了，就不容易改，于是“象限仪座流星雨”一直留到现在。

象限仪座流星雨
图像来源：Star Walk

  另外，流星雨不按母彗星命名。比如哈雷彗星产生了宝瓶座η流星雨，还产生了猎户座流星雨，但名字里完全没有“哈雷”。

  最后，笔者给大家留下几个著名流星雨以及它们的一些信息：

  • 英仙座流星雨：母体是109P/斯威夫特-塔特尔彗星，每年8月12～13日前后进入峰值，ZHR约100。
  • 双子座流星雨：母体是(3200)法厄同小行星，12月14日前后达峰，流星偏慢、偏亮，ZHR 可超过 100。
  • 象限仪座流星雨：母体可能是2003 EH1，1月3—4日达峰，ZHR不低，但峰值通常只有几个小时。
  • 狮子座流星雨：母体是55P/坦普尔-塔特尔彗星，11月中旬活跃。平时每小时只有十几颗，但母彗星回归后的几个年份里，会出现每小时数千甚至上万的流星暴。
  • 宝瓶座η流星雨：母体是1P/哈雷彗星，5月上旬达峰，ZHR约40～60，南半球看到的效果更好。

  这里的 ZHR 是“天顶每时出现率（Zenithal Hourly Rate）”，可以简单理解为“如果辐射点在你头顶、夜空完全黑暗，每小时最多能看到多少颗”。这是一个很理想的值，但在你实际观测时，光污染、云层、辐射点高度这些因素都会让观测数量大打折扣。