漫谈流星和陨石

陈厚尊

8月的夜晚，银河高悬，草香虫鸣，清凉无限。身处这一幕总让人忍不住想起郭沫若的那首小诗——《天上的街市》：“远远的街灯明了，好像闪着无数的明星。天上的明星现了，好像点着无数的街灯……”

在中国的许多民间传说里，牛郎和织女这对苦命的夫妻只能在每年农历七月初七这天相会于鹊桥。如今，这一天已经被许多年轻人当作中国传统的情人节来过。这有点不妥，至少其背后的寓意不太好。凑巧的是，农历七月初七这天常常同公历8月初吻合，而每年此时，夜空中会固定上演一场浪漫的流星雨天象，引得众多情侣借机共度良宵。就在200多年前，英仙座流星雨还是在8月10日左右迎来自己的极大期，又因为每年8月10日这天恰逢西方洛朗圣神的节日，因而这场流星雨又被称为“圣洛朗的眼泪”。如今，由于地球轨道的岁差现象，这一日期已经延后至12日或者13日了。

有许多人以为流星雨是某种罕见的天文现象。这当然是一种误解。实际上，由于地球总是沿着一条相对固定的椭圆轨道周而复始地围绕太阳公转，有几场流星雨是夜空里的常客。它们分别是：1月初的象限仪座流星雨，4月中下旬的宝瓶座η流星雨，8月中上旬的英仙座流星雨，11月中旬的狮子座流星雨以及12月中上旬的双子座流星雨。其中双子座流星雨的流量最大，每年的表现也相对稳定。只是初冬夜晚的气温实在难熬，观赏的舒适性欠佳。英仙座流星雨的流量次之，每年的表现同样稳定，加之适逢暑假，颇受孩子和家长的欢迎。象限仪座流星雨的流量同样可观，只是它出现的时间在深冬，且极大期持续时间短，通常只有数小时，高峰时段后的表现便差强人意。狮子座流星雨堪称“流星雨之王”，它在2001年和2009年的狂野表现曾一度惊艳了无数熬夜守候的观赏者。不过，狮子座流星雨每年的表现相当不稳定，平常年份的流量总是非常小，某些年份则会达到暴雨级别。另外，狮子座流星雨的峰值预报一直是一个世界级难题，许多知名的流星雨预报团队给出的时刻表常常是相互矛盾的。作为普通的观赏者，最保险的做法自然莫过于一直蹲守在那里，等候奇迹出现。宝瓶座η流星雨的流量相比前几个要少很多，不适合观赏流星雨的新手。但近几年有媒体为了吸引眼球，年年借机炒作它，引得许多对流星雨天象不甚了解的普通民众盲目观赏，其结果自然是一些不太好的体验。希望那些曾经被无知媒体误导的读者能够通过本文对流星雨天象有一个再认识。

关于在普通民众间广为流传的流星雨误区，这里首先需要理清的是：究竟什么样的天象才是天文学家口中所说的流星雨？必须承认，许多不明看官都被“流星雨”这个词给误导了，以为那种“星陨如雨”的景象才算是流星雨。当然，历史上的确曾发生过多次“星陨如雨”的骇人天象。比较近的有1966年11月18日美国中西部的狮子座流星暴雨，每小时约有10万颗流星从天而降;1872年和1885年曾两度出现了很美丽的仙女座流星暴雨，每小时的流量有1.5万颗至2.3万颗;1833年11月的狮子座流星暴雨，每小时3.5万颗流星的高峰期持续了大约9小时，其间每一位观测者都能欣赏到24万颗流星划过夜空的壮观景象。若往前追溯，中国的史籍《春秋》在公元前687年已有关于流星暴雨的确切记载：鲁庄公七年四月辛卯夜中，星陨如雨。

由此可见，流量极大的流星暴雨是一种罕见天象，人的一生中通常只有一两次欣赏的机会。而在流量正常的夜晚，人们在1小时内往往只能收获4颗至6颗偶发流星，且后半夜的数目明显多于前半夜。这主要是地球公转导致的一种淋雨效应。一位在雨中行走的人，其胸前淋的雨量一定多于后背。同样的道理，清晨6时的天顶方向正好是地球公转的正前方，因而此时的偶发流星数目也比18时多，约为后者的2倍。另外，考虑到地球在其轨道上可观的公转速度，傍晚和清晨时流星体进入大气层的平均速度也有很大不同。假设流星体的轨道速度为42千米/ 秒，若其在傍晚时分进入大气层，则相对速度便为12千米/ 秒，属慢速流星;清晨时分的相对速度便飙升至72千米/ 秒，属快速流星。有过流星雨观赏经验的人能很快区分出二者，因为快速流星从出现到消失往往只有零点几秒，而慢速流星在天空中停留的时间可达一秒至数秒。偶发流星的第三个特点是你完全无法预估它们，包括流星出现的方位、轨迹和亮度等。不过在另外一些时候，你会发现夜空里的流星并非杂乱无章、没有规律，因为它们轨迹的反向延长线似乎交会于天空中一个神秘的、看不见的点。天文学家称它为辐射点。辐射点会在每年固定的时候向外辐射流星，活动时间从几天到几十天不等。事实上，这样的辐射点天文学家已经发现了几百个，广布于星空各处。每一个辐射点带来的流星都被称为一个流星群，按照其所处的星座来加以命名。若同一个星座内含有一个以上的辐射点，则按照辐射点附近的星座亮星或者辐射点的相对位置进行区分，例如宝瓶座γ流星群、宝瓶座δ流星群、北金牛座流星群、南金牛座流星群等。有时也按照流星群出现的先后顺序来命名，例如上面的宝瓶座γ流星群又被称为宝瓶座Ⅰ，而宝瓶座δ流星群又被称为宝瓶座Ⅱ，等等。由此看来，天文学家所说的流星雨并非是指流量上不凡，而是说流星轨迹在天空中的分布模式仿佛下雨一般。

当然，相较于偶发流星，有辐射点活动的夜晚流量还是相对要高一些。天文学家使用每小时天顶流星数（ZHR）来表征其大小，它的含义是当辐射点位于天顶、观察者在漆黑无月的夜晚1小时内所能捕捉到的流星总数。粗略地讲，这个数值表征了单位时间内观察者所能看到的流星数目上限，因为无论是月光、光害、建筑物遮挡，还是辐射点高度都会降低这个数值。双子座流星雨的极大ZHR通常在120至160，英仙座流星雨的ZHR峰值约为90，而狮子座流星雨平常年份的ZHR为1 5，2009年小爆发时的ZHR为600至900。另外，值得说明的是，流星雨的局部表现同观察者所在的地域是有关系的，因为人们只可能目睹天顶附近几百千米范围内的流星，再远的目标便隐没于地平线以下了。同一颗流星的轨迹在不同地点的观察者眼中也是不同的。这便为流星高度的测定提供了可能。就平均值来讲，亮流星往往出现在140千米高处，消失于50千米高处，所经路径超过

300千米;而暗的流星则出现在110千米高处，消失于80千米高处，路径长60千米。对于特定的流星，以上数值可以同平均值相距甚远。流星体越大，消失时的高度也越低。原始重量5千克以上的流星体便有可能深入低层大气，甚至进入对流层。由于这里的大气密度骤然上升，许多流星体会在几千米的空中发生碎裂和爆炸，紧接着，速度骤减至数百米每秒，最后化为无数陨石落至地面。有统计数据表明，地球上每天陨落的天外物质至少有5吨，每年约有2000吨。其中绝大部分降落在了海洋、山脉、沙漠等无人居住之地，少数落在了农田、村庄内，被人们拾获。而繁华的都市由于面积比例狭小，少有相关的目击报道。

流星群同彗星的对应关系很早便被天文学家察觉。1833年的狮子座流星雨之后，奥姆斯特德和特文宁说明了辐射点可以解释为流星体沿一条特定的轨道围绕太阳运行，当地球抵达轨道交点的时候便发生了流星雨现象。1861年又有天文学家设想这些流星体有可能是古代彗星的碎片。1866年，意大利天文学家斯基帕雷利证明英仙座流星群的轨道同斯威夫特·塔特尔彗星（109P）的轨道是相同的。不久，天文学家勒威耶计算了狮子座流星群的轨道，同后来公布的坦普尔·塔

特尔彗星（55P）的轨道根数相同。此后，宝瓶座η流星群和仙女座流星群的轨道分别被证明与著名的哈雷彗星和比拉彗星相同。值得一提的是，比拉彗星的彗核于1845年一分为二，1852年以后便消失在人们的视野中，留下了20年后美丽的仙女座流星暴雨。

类似的发现不断证明宇宙中的流星群其实是一连串被彗星遗留在自身轨道上的细小质点。这些质点拥有各自独立的环日轨道。根据开普勒第三定律，质点绕太阳运行的周期与到太阳的距离有关，因此不同质点的轨道周期略有差异。长此以往，原本在彗星轨道上密集排列的流星体便在轨道周围逐渐弥散开来，运动速度快的追上了运动速度慢的，最终结果便是那些质点在彗星轨道附近的广大空间里实现了均匀分布。实际上，流星群内质点的空间密度是非常低的。以英仙座流星雨为例，它的活动期从7月底至8月中旬持续十几天，其间地球在自己的公转轨道上前进了5000万千米。如此算下来，英仙座流星群的质点平均间距竟有120千米！就算是1966年狮子座流星雨大爆发的时候，地球遭遇的群内流星体的平均间距也有15千米之遥。至于偶发流星体，其出现的频率至少比英仙座流星雨的峰值ZHR要低一个数量级，开三次方根后可算得偶发流星体的平均间距在260千米左右。

即使如此，考虑到地球在一天之内扫过的宇宙空间体积，地球上无论白天还是黑夜划过的流星数目仍然是惊人的。1935年，怀利根据美国陨星学会的数据给出了一条流星数目随亮度变化的函数曲线。该曲线表明，一天之内地球上（无论白天还是黑夜）亮于4等的流星数目约为2400万颗，全年约有87亿颗！即使是亮如织女星的0等流星，每天出现的数目也有30万颗之多！更有甚

者，若考虑亮度15等的暗弱流星，那么整个地球上每天将遭遇几十亿颗这样的微型天体。不仅如此，怀利的曲线还给出了各种质量的陨星坠落于地面上的频率值：重量只有几十克的小块陨石每年都可以落6块，而重达50吨的陨石平均每30年便可以降下一块，至于250吨的大块陨石则需要200年的时间。质量在5亿吨以上的巨型陨石已经具备相当大的生态破坏力，这样的天体降落在地面上的频率差不多是10万年。有人认为1908年6月30日发生于西伯利亚通古斯地区的撞击事件的罪魁祸首便是这样一颗陨星，其质量也许超过了4亿吨。

如此看来，自地球诞生至今，我们的周围似乎应当落满了各种各样来自天外的陨石。这样的想法并无不妥，因为我们脚下的地球便脱胎于46亿年前的一颗巨大陨星。只是，那些远古时代的陨星多半早已随着剧烈的地质运动沉入星球内部，成为地核的一部分，今天地面上残存的陨坑或者陨石的历史都不超过100万年。

许多人以为所有的陨石都拥有不菲的价格，事实上这也是一个误区。与古玩市场类似，拥有不同特点、不同纹路的陨石身价也有着天壤之别。一般来讲，最普通的阿根廷陨铁的售价仅为同等重量黄金的5%。这样的价格对普通人来说显然是可以接受的。因此，假如你并不在乎陨石上的纹路特点，而只是单纯地想要拥有一枚属于自己的星星，这样的梦想还是可以实现的。