雙子座流星雨來襲：當我們看流星雨時，你想知道的七件事
雙子座流星雨每年12月中旬來臨，今年將在13日晚上至14日清晨之間達到極大。
“帶你去看流星雨，落在這地球上，讓你的淚落在我肩膀”，二十年前，電視劇《流星花園》主題曲傳遍大街小巷。一起看流星雨，成爲多少少男少女你儂我儂的浪漫夢想。關於流星雨，你知道有哪些硬核知識嗎？
撰文 | 李明濤
01
流星、流星雨和流星暴有什麼關係？
我們所在的太陽系是個熱鬧的大家庭。除了太陽、八大行星及其衛星、矮行星之外，還存在浩如煙海的小不點們——小行星和彗星，更小尺寸的微流星體，以及微米尺寸的宇宙塵埃。
地球、小行星、彗星、微流星體、宇宙塵埃都圍繞着太陽運行，他們的軌道存在交叉。如果他們在相同的時間和相同的地方相遇，就就會造成一起太陽系“交通事故”。
彗星是由水冰和岩石構成的髒雪球，一般會在大氣層中解體。小行星主要由固態岩石構成，直徑百米以上的小行星通常會直接穿過大氣層，抵達地球表面，產生撞擊坑，並伴隨強烈的衝擊波、熱輻射、地震和海嘯等災難現象。小尺寸小行星則會在大氣層中解體、空爆，形成明亮火球，並伴隨轟隆隆的爆炸聲。
基本概念 / 美國流星學會
流星是毫米級至釐米級尺寸的微流星體高速進入大氣層，擠壓摩擦大氣導致小行星表面溫度升高，燒蝕引起的發光現象。大部分流星解體高度在80-120公里高度，並且不會伴隨聲音。
流星雨 / breezyscroll.com
流星雨是成羣的流星與地球相遇。人們看到大量流星從夜空中某一點迸發並墜落的現象，該點也被稱爲流星雨輻射點，通常以流星雨輻射點所在天區的星座命名流星雨。比如獅子座流星雨、英仙座流星雨等。當流星雨超過一定強度（比如每小時天頂流星數超過1000顆），就可以稱爲流星暴。
02
流星雨從哪裡來？
流星雨的母體一般爲彗星，也有流星雨的母體爲小行星。
彗星是水冰和砂礫構成的髒雪球。在靠近太陽時，昇華的水冰會攜帶砂礫脫離彗星表面。隨着引力和光壓等擾動作用下，砂礫逐漸散佈在彗星運行的軌道上，形成一個佈滿砂礫的橢圓條帶。當地球穿過這條砂礫帶時，就會發生流星雨現象。
地球穿過彗星軌道 / skyandtelescope.org
雙子座流星雨的母體爲3200 Phaethon小行星。爲什麼小行星會成爲流星雨的母體，至今還沒有完全解釋清楚。其中一種解釋是，3200 Phaethon小行星可能在很久以前經歷了一次嚴重的太陽系“交通事故”，從而產生了大量濺射物，散佈在運行軌道上。
3200 Phaethon小行星軌道 / earthsky.org
此外，3200 Phaethon小行星是近日點最靠近太陽的小行星之一，最近距離僅約2900萬公里，比水星到太陽的距離還近一倍。受到太陽光的蒸融，3200 Phaethon小行星在靠近太陽時會出現一個小的塵埃尾。
03
世界上有哪些知名的流星雨？
象限儀座流星雨、英仙座流星雨和雙子座流星雨被稱爲北半球三大流星雨，每小時天頂流星數量均超過100顆。
流星雨時間及母體 / NASA
獅子座流星雨也是極富盛名的“流星雨之王”。它的強度呈現出明顯的週期特徵，流星雨平時強度較低，大約每小時10至15顆流星，但平均每33至34年，獅子座流星雨就會出現一次高峰期，流星數目可超每小時數千顆，形成流星暴。
1883年，獅子座流星雨迎來了一次超強爆發，創下了每小時10萬顆流星的強度記錄，讓獅子座流星雨收穫了“流星雨之王”的美名。
獅子座流星雨1883年超強爆發 / Adolf Vollmy
獅子座流星雨上一次爆發是在2001年左右，據事後統計，高潮時候每小時接近9000顆流星從天空劃過。預計獅子座流星雨下一次爆發在2034年左右。
04
流星有哪些顏色？
細心的你可能會發現流星有不同的顏色，不同顏色的流星有什麼區別呢？其實流星顏色是流星體的化學成分及反應溫度的體現，不同成分的流星穿過大氣層時，會顯示出不同的顏色。
流星顏色與物質成分 / ALMA
流星體的主要成分爲鈣、鎂、鈉、鐵、硅等元素。不同元素在燒蝕時會發射出不同波長的光。比如，鈣原子發生紫色的光；鎂原子發出藍綠色的光；鈉原子發出橘黃色的光；鐵原子發出黃色的光；硅原子發出紅色的光。空氣中衆多的氮氧原子則發出紅色的光。
流星的顏色還與燒蝕溫度相關。很多流星在初始階段往往會拖着一條綠色的尾巴，對應着高層大氣中氧原子的發射譜線。隨着溫度的升高，流星本體受到更多燒蝕，逐漸呈現出流星本體物質的發射光譜特徵。不同物質成分的燒蝕溫度不同，進一步增加了流星光譜的複雜性。
05
流星雨會危害航天員安全嗎？
空間站被流星擊中的機率非常低，但並不等於沒有可能性。
奧林巴斯1號是1980年代歐空局的通信衛星，在當時是有史以來建造的最大的民用通信衛星。1993年8月11日至12日英仙座流星雨的高峰期，這顆衛星姿態失控並開始旋轉。據推測可能是被斯威夫特－塔特爾彗星（109P / Swift-Tuttle）的碎塊擊中並損壞。最終，奧林巴斯衛星被送到了“衛星垃圾場”——GEO丟棄軌道。
奧林巴斯1號通信衛星 / ESA
在航天發射窗口選擇時，會盡量規避流星雨峰值時刻。1997～2002年正值獅子座流星雨33年一次的迴歸期，產生這一著名流星雨的母體彗星Tempel-Tuttle回到近日點，由於與地球軌道非常接近，聚集在彗星前後的流星體微粒以高速噴向地球，產生遠超平時的流星暴。在此期間發射或運行的航天器，勢必要考慮可能來自於流星暴的影響。中國科學院空間環境預報中心專家預測發現，“神舟”一號飛船原定發射的1998年11月18日北京時間7：00，正逢獅子座流星暴最強期，而2天后的11月20日7：00流星暴則已結束。
“神舟一號”發射 / 網絡
當時飛船應用系統總設計師顧逸東問道，18日遇到流星雨的概率是多少。空間環境預報中心主任龔建村說，18日發射，風險爲100%。推遲24小時，風險爲6%。推遲48小時，風險近乎爲零。他們據此建議飛船推遲2天發射，保障了“神舟”一號的安全運行。
06
流星雨一定發生在晚上嗎？
不，白天也有流星雨。
只不過白天光線過於強烈，人們通常無法看到白天發生的流星雨。現代科學家藉助流星雷達等設施，已經可以研究白天發生的流星雨。
六分儀座（Sextantids ）流星雨就就發生在白天，每年在9月27日左右達到峰值。由於發生在白天，六分儀座流星雨的輻射點非常靠近太陽，是最難觀測的流星雨之一。需要佩戴護目鏡才能觀測六分儀座流星雨，否則眼睛可能受到耀眼陽光的傷害。此外，也可以在日出之前觀看六分儀座流星雨，最佳觀測時間爲凌晨4點半。
NASA全天空火球網捕獲到的白日流星 / NASA
07
古人見過流星雨嗎？
是的，古人不僅見過流星雨，還做了詳細記錄呢。
中國是最早記錄流星雨的國家。《竹書紀年》中就有“夏帝癸十五年，夜中星隕如雨”的記載。《左傳》中有“夏四月辛卯夜，恆星不見，夜中星隕如雨”的表述，所記載的流星雨發生在魯莊公七年（公元前687年）四月，是世界上最早的天琴座流星雨記錄。
《左傳》關於天琴座流星雨記載 / 網絡
有專家統計，我國古代與流星雨有關的記錄有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。
關於流星雨的動人場面，中國古記錄也很精彩。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。”
作者簡介
李明濤，中國科學院國家空間科學中心研究員，主要從事人造/自然天體軌道力學、行星防禦與利用研究，業餘時間做行星防禦科普。
本文經授權轉載自微信公衆號“中國國家天文”，原標題爲《當我們看流星雨時，你想知道的七件事》，編輯：懷塵、紫曉 。