太阳系内除了太阳、九大行星及其卫星、小行星、彗星外,在行星际空间还存在着大量的尘埃微粒和微小的固体块,它们也绕着太阳运动。在接近地球时由于地球引力的作用会使其轨道发生改变,这样就有可能穿过地球大气层。或者,当地球穿越它们的轨道时也有可能进入地球大气层。由于这些微粒与地球相对运动速度很高(11-72公里/秒),与大气分子发生剧烈摩擦而燃烧发光,在夜间天空中表现为一条光迹,这种现象就叫流星,一般发生在距地面高度为80-120公里的高空中。流星中特别明亮的又称为火流星。造成流星现象的微粒称为流星体,所以流星和流星体是两种不同的概念。
流星体的质量一般很小,比如产生5等亮度流星的流星体直径约0.5cm,质量0.06毫克。肉眼可见的流星体直径在0.1-1cm之间。它们与大气的相对速度与流星体进入地球的方向有关,如果与地球迎面相遇,速度可超过每秒70公里,如果是流星体赶上地球或地球赶上流星体而进入大气,相对速度为每秒10余公里。但即使每秒10公里的速度也已高出子弹出枪膛速度的10倍,足以与大气分子、原子碰撞、摩擦而燃烧发光,形成流星而为我们看到。大部分流星体在进入大气层后都气化殆尽,只有少数大而结构坚实的流星体才能因燃烧未尽而有剩余固体物质降落到地面,这就是陨星。特别小的流星体因与大气分子碰撞产生的热量迅速辐射掉,不足以使之气化产据观测资料估算,每年降落到地球上的流星体,包括汽化物质和微陨星,总质量约有20万吨之巨! 这是否会使地球不断变"胖"呢?请看地球质量约为6×1021吨。由于流星体下落使地球"体重"的增加在50亿年时间内的总量约为3.3×1017吨,或者说使地球质量增加了两万分之一,相当于体重200斤的大胖子增加0.1两。可见其实在是微不足道!
生流星现象,而是以尘埃形式飘浮在大气中并最终落到地面上,称为微陨星。
流星体是穿行在星际空间的尘埃和固体小块,数量众多,沿同一轨道绕太阳运行的大群流星体,称为流星群。闯入地球大气圈的流星体,因同大气摩擦燃烧而产生的光迹,划过天空,叫做流星现象。未烧尽的流星体降落在地面上,叫做陨星。其中石质的叫陨石;铁质的叫陨铁。
一次“坠落”是指陨石在坠入大气层时被人目击。一次“寻找”是指陨石坠落时未被目击而事后被发现。约33%的陨石在坠落时被目击。以下的表格摘自Vagn F. Buchwald写的一本书。其中包括1740~1990年间的所有已知陨石(总计4660颗,总质量达494625千克),不包括南极洲上的陨石。
陨石数据
类型 坠落% 寻找% 坠落重量 寻找重量
石质 95.0 79.8 15200 8300
铁石质 1.0 1.6 525 8600
铁质 4.0 18.6 27000 435000
每天有总计多达几百吨的陨石进入地球的大气层,但它们十分小每颗仅仅几毫克。只有最大的几颗才能到地表成为陨石。其中最大的陨石(Hoba, 非洲的纳米比亚)有60吨重。
一般陨石进入大气层的速度在10到70千米每秒。但仅仅较大的陨石经大气层磨擦后迅速减速至每小时几百千米并随着声闷响撞击到地表。然而大于几百吨重的陨石减速不大,只有这些大家伙(庆幸的是很稀少)能造成陨石坑。
亚利桑那州Winslow附近的Barringer 陨石坑(又称 流星陨石坑)是一颗小行星撞击地球的极好例证。它是由约50000年前一直径约为30~50米的铁质流星所形成的。此陨石坑直径1200米,深200米。至今已在地球上鉴定出约120个碰撞出的陨石坑。
一次更近些的碰撞于1908年发生在西伯利亚偏远的无人居住区,叫作通古斯。碰撞物直径约60米,大概含有许多松散的碎片。与Barringer陨石坑相反,通古斯物体在撞击地表前已完全分裂,因而没有形成陨石坑,然而,横跨50千米一带的所有树木都被压倒。爆炸的声响在地球另一边的伦敦也能听到。
约有至少1000颗直径大于1千米的小行星穿越地球的轨道。平均每300000年其中的一颗会撞击地球,更大些的数量更小,频率更低,但它们有时的确会发生并引起灾难性的后果。
六千五百万年前恐龙的灭绝很可能是由于如Hephaistos或苏梅克列维9号般大小的彗星或小行星的碰撞而导致的结果。它留下一直径180千米的陨石坑,现埋藏在Yucatan半岛的Chicxulub密林之下。
基于观测到的小行星的数目而进行的计算表明每1百万年将会在地球上形成约3个直径至少10千米的陨石坑。这与地理记录十分吻合。要计算如同Chicxulub般较大的碰撞比较困难,科学家们倾向于每隔1亿年的假设。
下是各种尺寸撞击结果的科学性的预测:
碰撞的直径(米) 质量(百万吨级) 间隔时间(年) 影响
<50 <10 <1 上层大气层中的陨星几乎无法到达地表
75 10-100 1000 铁质的形成如流星陨石坑般的陨石,石质的如通古
斯般在空中爆炸,陆地撞击将毁坏城市大小的区域
160 100-1000 5000 铁质、石质的将撞击地表,彗星会产生空中爆炸;
陆地撞击将毁坏大都市(纽约,东京)大小的区域面积
350 1000-10,000 15,000 陆地撞击毁坏区域面积如一个小州(美国);
海洋撞击引起轻微的海啸
700 10,000-100,000 63,000 陆地撞击毁坏面积与中等大小的州(弗吉尼亚)
面积相近,海洋撞击引起大海啸
1700 100,000-1,000,000 250,000 陆地撞击掀起滚滚尘土造成全球影响,毁坏区
域面积大小为大州(加州、法国)
摘自“碰撞危险”,作者Morrison, Chapman 和 Slovic, 由Hazards due to omets and Asteroids出版
流星雨
流星雨是一种成群的流星,看起来像是从夜空中的一点迸发出来,并坠落下来的特殊天象。这一点或一小块天区叫做流星雨的辐射点。为区别来自不同方向的流星雨,通常以流星雨辐射点所在天区的星座给流星雨命名。例如每年11月17日前后出现的流星雨辐射点在狮子座中,就被命名为狮子座流星雨。其他流行雨还有宝瓶座流星雨、猎户座流星雨、英仙座流星雨。 有的流星是单个出现的,在方向和时间上都很随机,也无任何辐射点可言,这种流星称为偶发流星。流星雨与偶发流星有着本质的不同,流星雨的重要特征之一是所有流星的反向延长线都相交于辐射点。 流星雨的规模大不相同。有时在一小时中只出现几颗流星,但它们看起来都是从同一个辐射点“流出”的,因此也属于流星雨的范畴;有时在短短的时间里,在同一辐射点中能迸发出成千上万颗流星,就像节日中人们燃放的礼花那样壮观。当每小时出现的流星数超过1000颗时,称为“流星暴”。
流星雨的发现和历史记载
流星雨的发现和记载,也是我国最早,《竹书纪年》中就有“夏帝癸十五年,夜中星陨如雨”的记载,最详细的记录见于《左传》:“鲁庄公七年夏四月辛卯夜,恒星不见,夜中星陨如雨。”鲁庄公七年是公元前687年,这是世界上天琴座流星雨的最早记录。 我国古代关于流星雨的记录,大约有180次之多。其中天琴座流星雨记录大约有9次,英仙座流星雨大约12次,狮子座流星雨记录有7次。这些记录,对于研究流星群轨道的演变,也将是重要的资料。
流星雨的出现,场面相当动人。我国古记录也很精彩。试举天琴座流星雨的一次记录作例:南北朝时期刘宋孝武帝“大明五年……三月,月掩轩辕。……有流星数千万,或长或短,或大或小,并西行,至晓而止。”(《宋书·天文志》)这是在公元461年。当然,这里的所谓“数千万”并非确数,而是“为数极多”的泛称。
而英仙座流星雨出现时的情景,从古记录上看来,也令人难以忘怀。请看:唐玄宗“开元二年五月乙卯晦,有星西北流,或如瓮,或如斗,贯北极,小者不可胜数,天星尽摇,至曙乃止。” (《新唐书·天文志》)开元二年是公元714年。
流星体坠落到地面便成为陨石或陨铁,这一事实,我国也有记载。《史记·天官书》中就有“星陨至地,则石也”的解释。到了北宋,沈括更发现陨石中有以铁为主要成分的。他在《梦溪笔谈》卷二十里就写着:“治平元年,常州日禺时,天有大声如雷,乃一大星,几如月,见于东南。少时而又震一声,移著西南。又一震而坠在宜兴县民许氏园中,远近皆见,火光赫然照天,……视地中只有一窍如杯大,极深。下视之,星在其中,荧荧然,良久渐暗,尚热不可近。又久之,发其窍,深三尺余,乃得一圆石,犹热,其大如拳,一头微锐,色如铁,重亦如之。”宋英宗治平元年是公元1064年。沈括已经注意到陨石的成分了。
在欧洲直到1803年以后,人们才认识到陨石是流星体坠落到地面的残留部分。
在我国现在保存的最古年代的陨铁是四川隆川陨铁,大约是在明代陨落的,清康熙五十五年(公元1716年)掘出,重58.5千克。现在保存在成都地质学院。在一年中的某些天,可以看到大量的流星从同一个天区划落下来。这就是流星雨。
流星雨从何而来
流星雨是由于彗星的破碎而形成的。
流星体因何离开母彗星
彗星主要由冰和尘埃组成。当彗星逐渐靠近太阳时,冰气化,使尘埃颗粒像喷泉之水一样,被喷出母体而进入彗星轨道。
流星雨活动性
位于彗星轨道的尘埃粒子云被称为『流星体群』。当流星体颗粒刚从彗星喷出时,它们的分布是比较规则的。由于大行星引力的作用,这些颗粒便逐渐散布于整个彗星轨道。目前,这个过程还不是十分清楚。在地球穿过流星体群时,各种形式的流星雨就有可能发生了。
关于流星的古老说法
1、根据古老的说法“因为一颗星坠落就必须有一份灵魂补上去,人死了,灵魂就升天,升天时也就把你的愿望带给上帝了。”
2、流星是偶然经过的,只有一天到晚放在心里的梦想才能抓住那电光火石的一瞬。这样的愿望,才有最终实现的可能。
3、流星是撞入大气的星星,是“现在进行时”;满天星光,不过是远古的星星的影子,是“过去时”,现在时的愿望当然要请流星来帮助。
七大著名流星雨
1.狮子座流星雨
狮子座流星雨在每年的11月14至21日左右出现。一般来说,流星的数目大约为每小时10至15颗,但平均每33至34年狮子座流星雨会出现一次高峰期,流星数目可超过每小时数千颗。这个现象与谭普-塔特而彗星的周期有关。流星雨产生时,流星看来会像由天空上某个特定的点发射出来,这个点称为“辐射点”,由于狮子座流星雨的辐射点位于狮子座,因而得名。
2.双子座流星雨
双子座流星雨在每年的12月13至14日左右出现,最高时流量可以达到每小时120颗,且流量极大的持续时间比较长。双子座流星雨源自小行星1983 TB,该小行星由IRAS卫星在1983年发现,科学家判断其可能是“燃尽”的彗星遗骸。双子座流星雨辐射点位于双子座,是著名的流星雨。
3.英仙座流星雨
英仙座流星雨每年固定在7月17日到8月24日这段时间出现,它不但数量多,而且几乎从来没有在夏季星空中缺席过,是最适合非专业流星观测者的流星雨,地位列全年三大周期性流星雨之首。彗星Swift-Tuttle是英仙座流星雨之母,1992年该彗星通过近日点前后,英仙座流星雨大放异彩,流星数目达到每小时400颗以上。
4.猎户座流星雨
猎户座流星雨有两种,辐射点在参宿四附近的流星雨一般在11月20日左右出现;辐射点在ν附近的流星雨则发生于10月15日到10月30日,极大日在10月21日,我们常说的猎户座流星雨是后者,它是由著名的哈雷彗星造成的,哈雷彗星每76年就会回到太阳系的核心区,散布在彗星轨道上的碎片,形成了著名的猎户座流星雨。
5.金牛座流星雨
金牛座流星雨在每年的10月25日至11月25日左右出现,一般11月8日是其极大日,Encke彗星轨道上的碎片形成了该流星雨,极大日时平均每小时可观测到五颗流星曳空而过,虽然其流量不大,但由于其周期稳定,所以也是广大天文爱好者热衷的对象之一。
6.天龙座流星
天龙座流星雨在每年的10月6日至10日左右出现,极大日是10月8日,该流星雨是全年三大周期性流星雨之一,最高时流量可以达到每小时120颗,其极大日一般接近新月,较无月光影响,为观测者提供了很好的观测条件。Giacobini-Zinner彗星是天龙座流星雨的本源。
7.天琴座流星雨
天琴座流星雨一般出现于每年的4月19日至23日,通常22日是极大日。该流星雨是我国最早记录的流星雨,在古代典籍《春秋》中就有对其在公元前687年大爆发的生动记载。彗星1861 I的轨道碎片形成了天琴座流星雨,该流星雨作为全年三大周期性流星雨之一在天文学中也占有的极其重要的地位。

铁质:主要成份是铁和镍,与M型小行星相似。

石铁质:石与铁的混合物,与S型小行星相似 。

球粒陨石:迄今为止绝大多数的陨石属于此类型,结构与类地行星的地幔与地壳相似 。

含碳的球粒陨石:结构与太阳十分相似,挥发性较弱,与C型小行星相似 。

Achondrite:与地球上的玄武岩岩相似,人们认为起源于月球和火星 。

一块火星的陨石,被称作ALH84001,被认为是火星上有生命的证据。

ALH84001局部放大图。

ALH84001局部显微镜3D放大图。

中国“吉林一号”陨石。

流星

火流星

流星雨和恒星的视运动。

2001狮子座流星雨(Nikon FG相机,Nikkor 50mm f/2镜头,15分钟暴光Fuji Superia 800胶卷)。

1995年,乔治亚州Bald Mountain上空的星迹和双子座流星。提供:Jimmy Westlake。