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,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3h4m,
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”。