今夜，流星绽放

　　8月12日晚，北半球夏季最值得期待的天象——英仙座流星雨即将在夜空上演。根据国际流星组织的预报，8月12日21时，英仙座流星雨出现极大，每小时预计会有100颗流星（ZHR=100）绽放天际，妆点星空。
　　2019.8.12英仙座流星雨 ▏图源：Petr Horálek
　　流星雨与星座
　　英仙座流星雨是北半球三大流星雨之一，另外两个分别是：象限仪流星雨和双子座流星雨。漫天飞舞的流星雨怎么会和固定的星座产生联系呢？
　　要搞清楚这件事情，就要先聊聊流星雨是怎么来的。
　　太阳系大家庭中是由“家长”太阳和它的“孩子们”共同组成。它的“孩子”有行星、矮行星、小行星、彗星和流星体等，它们都独自绕太阳公转。其中流星体的个头最小，小的流星体要远小于一颗米粒，最大的也不会超过1米。有些流星体的轨道相似，只是过近日点的时间不同，这样的流星体被称为“流星群”。
　　流星群经过地球附近时，部分流星体高速闯入地球大气中与之摩擦生热而烧蚀，受热后的流星体表面熔融剥落，形成了流星尾迹。这样的事情每时每刻都在发生，但大多数肉眼都看不见。部分流星体进入大气层后会像一道亮光划过天空，形成肉眼可见的光学流星，其中特别亮的那些被称为“火流星”。当流星群和地球相遇时，大量的流星体在很短的时间间隔内先后进入地球大气层，就形成了流星雨。英仙座流星雨即以出现火流星数量最多而闻名。


　　英仙座流星雨极大期时，地球（蓝色）与流星群（弥散白色小点）轨道最近 ▏图源：国际流星组织网站
　　由于透视效应，原本轨道近乎平行的群内流星体在进入大气层时，从地面上看起来就像从空中的一个点射出的。就像站在平行的铁轨中间，向远处看去，铁轨看起来会相交在很远的地方。这个点被称为流星雨的辐射点。不同流星雨辐射点的位置不一样，因此就根据辐射点所在的星座或附近的恒星来命名流星雨，比如前面所说的英仙座流星雨、双子座流星雨等，它们也被称为英仙座流星群、双子座流星群等。


　　平行铁轨相交示意图 ▏图源：网络
　　流星雨与彗星
　　对流星雨的观测可以推算出流星群的轨道。在19世纪，天文学家就发现了一些流星群的轨道跟有些彗星轨道相似，比如猎户座流星群和宝瓶座η流星群的轨道和哈雷彗星的轨道相似。后来也发现流星群和彗星尘的物理-化学性质相似，因此推断，彗星不断“蒸发”出的彗星尘散布在其轨道上形成了流星群。伴随彗星回归，其对应的流星雨会出现爆发现象也证明了此观点。
　　不同的流星群在不同轨道运行，当地球靠近流星群轨道时就会有相对应的流星雨出现。地球分别于10月和5月靠近哈雷彗星的轨道，对应出现的是猎户座流星雨和宝瓶座η流星雨。
　　产生英仙座流星雨的流星群则来自斯威夫特-塔特尔（109P/Swift-Tuttle）彗星，这是一颗周期彗星，每次回归都会在轨道上留下新的流星体。每年的7月中旬至8月下旬，地球会穿过这些流星群的轨道，群内流星体从英仙座方向高速冲击地球大气层，从而为北半球带来了绚丽的流星雨。
　　斯威夫特-塔特尔（109P/Swift-Tuttle）彗星


　　发现者：Lewis Swift和Horace Pamell Tuttle分别在1862年7月16日和19日独立发现。
　　周期：133年
　　轨道半长径：26.092AU
　　近日点：0.9595AU
　　远日点：51.225AU
　　斯威夫特-塔特尔彗星（紫红色）与地球（蓝色）轨道示意图 ▏图源：维基百科
　　说起斯威夫特-塔特尔彗星的发现和观测历程，可谓是跌宕起伏，充满了中国元素。记载表明这颗彗星早在公元前69年和公元188年就两度被中国古人观测到过。1737年，清王朝乾隆年间，就职于钦天监的德国传教士伊格纳提乌斯·凯格勒（Ignatius Kegler）在北京沙河首次利用天文仪器发现并测量了该彗星，比1862年Swift和Tuttle的发现足足早了125年。可惜的是，限于当时的观测和计算水平，这颗本应属于中国本土发现的彗星与我们失之交臂。
　　斯威夫特-塔特尔彗星彗核直径有26千米，大小是撞击地球引起恐龙灭绝的小行星的两倍，它在近日点时距离地球轨道最近可达0.0009AU（13万千米）。如此近距离的“接触”，是否会对地球造成威胁呢？
　　天文学家在考虑了历时2000多年的观测记录后计算表明，这颗彗星的轨道非常稳定，在未来的2000年里对地球不构成威胁。斯威夫特-塔特尔彗星下一次回归时，预计将于2126年8月5日到达离地球最近位置，距离为0.153AU（2290万千米），这是一个安全的距离。
　　观测历史
　　中国文献记载，英仙座流星雨最早观测记录发生在公元前36年，之后公元8世纪至11世纪都有零星记录。爱德华·海斯（Eduard Heis）是英仙座流星雨计数观测的第一人，1839年观测统计英仙座流星雨数量可达160颗/小时。
　　现代在流星雨预报中使用天顶每时出现率（ZHR）来描述可能的流星数量。其定义是在观测条件非常好（目视极限星等可达6.5等），且辐射点位于观测者头顶时，观测者每小时能看到流星的最大数。
　　历史观测数据表面英仙座流星雨的流量并不总是稳定的，低迷时也曾只有每小时廖廖数颗（1911年-1912年），当时人们甚至怀疑那是英仙座流星雨的“告别演出”。幸好后面的统计数量又恢复了正常，并且在1920年母体彗星位于远日点附近时大爆发，达每小时200颗以上；母体彗星再次回归的1992年和接下来几年，极盛期ZHR都能达到200或以上。21世纪以来，英仙座流星雨也很少让人失望，极盛期平均ZHR能达到100左右。
　　不过，虽然这次流星雨预报的ZHR可达100甚至更高，但实际受到天气、城市灯光、辐射点位置、流星亮度等情况影响，实际每小时能观看到的流星数量会比这个数字少很多。
　　英仙座流星雨观测指南
　　● 特点
　　观测环境适宜
　　英仙座流星活跃在7、8月，夜间气温较高比较适合观看流星雨。
　　速度快
　　英仙座流星雨的流星体进入大气的速度为59千米/秒（21万千米/小时），约是地球上最快的飞机速度的28倍。
　　亮流星多
　　明亮流星的比例高，偶尔还有更亮的火流星。
　　余迹明显
　　流星体在高层大气中快速运动而烧蚀，产生的离子消失在流星体轨迹附近，形成余迹，在轨迹上留下了淡淡的条纹，像飞机飞过后在天空中留下的痕迹。
　　颜色丰富
　　英仙座流星雨经常会出现绿色或偏红的彩色流星（颜色来自前端大气中分子/原子的激发，以及流星体本身的各种金属原子的激发）。
　　● 观测方法与注意事项
　　观测地点选择
　　所选的观测地需满足当夜天气晴朗、灯光影响小、视野开阔四周无遮挡、安全。
　　观测准备物品清单：
　　垫子或躺椅，食物和水，驱蚊虫药水，红光手电，录音设备（记录流星雨数量）。
　　观测时间
　　8月12日晚21时至第二日清晨。
　　观测方法
　　目视直接观看。躺在垫子或躺椅上，保持尽量多的天空在视线内（不要盯着辐射点看）。月亮升起后，视线要避开月光。观看中途需要照明，可以使用红光手电，避免眼睛受亮光影响后还需要再次适应暗夜环境。
　　注意事项
　　野外观看时需注意防蚊虫和野生动物；野外观看地点不能选在公路、铁路和河流边，观看流星雨时一定注意安全。


　　参考文献
　　[2] 天文学教程第二版，胡中为、萧耐园
　　[3] "JPL Small-Body Database Browser: 109P/Swift–Tuttle" (last observation: 1995-03-29). Jet Propulsion Laboratory. Retrieved 2011-05-09.
　　[4] Stephens, Sally (1993). "on Swift–Tuttle's possible collision". Astronomical Society of the Pacific. Archived from the original on 2012-05-25. Retrieved 2008-08-25.
　　作者简介
　　胡方浩，中国科学院紫金山天文台工程师，科普部科普主管。
　　（来源：中科院紫金山天文台）
　　【编辑：张靖】