流星观测

出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第507页（3739字）

流星体是太阳系内物质，流星是流星体与地球大气分子撞击而产生的发光现象，因此通过观测流星，既能为太阳系起源、演化、结构等理论课题提供实测数据，又能为地球大气、空间参数和宇航等应用研究提供有价值的信息。

现代的流星观测有目视、照相、雷达、电视及直接测量等方法。

目视 指用肉眼直接观测或用望远镜观测。目视观测自古以来有着丰富的记录。

在公元前16世纪中国就有“帝癸十五年，星错行，夜中星陨如雨”的记载。

在20世纪30年代以前，观测流星大都用目视，取得不少成绩。如18世纪末，由双站观测定出流星高度和速度。

1833年的狮子座流星雨，使人们发现了辐射点。根据目视观测结果，研究了流星的物理特性、流星群结构、轨道演化，建立了流星与彗星的亲缘关系。

肉眼一般可看到亮于5等的流星，用望远镜可看到更暗的，且精度高，但视场小。观测时记录内容有时间、地点、观测者、流星出现时刻、星等、方位、仰角、颜色、路径、持续时间、快慢、归属(属哪个流星群，或是偶发流星)、特性(爆发、分裂、余迹)等。由这些数据确定流星数随星等的分布、出现频率、空间密度、流星群辐射点位置和位移、弄清新辐射点及失踪流星群的搜寻等问题。

为了协调全世界的流星观测，1989年10月成立了国际流星组织IMO，该组织于1990年4月公布了目视流星观测规范。

IMO建有目视流星数据库，存储各国目视流星观测结果。我国也参加了IMO，并报送了一些资料。

照相 第1张流星照片是1885年在布拉格拍得的。1894年W．L．Elkin在耶鲁天文台开始基线照相观测，首次成功地在相机前安装了旋转快门，于1899年拍得了有间断点的流星余迹。

这一方法后被研究者普遍采用。由于流星现象的视差效应显着，因而基线照相是很有价值的。就是在距离较远的两点同时观测高度为80～100km的同一区域，两点间距离以30～40km为宜。

为测流星速度在镜头前装设的旋转快门，是一个有切口或叶片的圆盘，以恒定速度旋转，周期地遮住相机镜头(每秒几十次)，使照片上的流星余迹有一系列断口。

所拍得的流星数与相机口径、焦距及视场大小有关。要求相机光力强，视场大，底片灵敏度高。用瞬间露光法可得“精细”的流星像。在镜头前装棱镜或衍射光栅可得流星光谱。

为提高效率，可用由多个相机组成的装置，以便扩大所拍照的天区。

比金星(－4等)还亮的流星叫火流星。用一般方法拍照火流星飞过的机会非常之少，为扩大记录火流星的可能性，采用增加相机视场和扩大覆盖天区的方法，即建立火流星网。目前，欧洲、美国、加拿大及英国等设有火流星网，有近百个观测站，覆盖流星区面积达数百万平方公里。

雷达 流星余迹能反射电波，因此可用雷达观测。它与目视、照相、电视等方法的本质区别在于后者记录的是流星本身辐射的能量，而雷达记录的是流星余迹散射或反射雷达站发射的电磁能。

虽然流星本身也能发射电波，但太弱。非常强的雷达能“看”到直径达米数量级的大流星体，但这种情况极其稀少。

另一方面，即使非常小的流星体，它所产生的离子尾也往往长达几十千米，用中等功率的雷达就能观测到回波。

20世纪30年代早期，在研究电离层时，人们发现电离密度在短时间内有不寻常的增高，看起来是突然出现的大量的电子引起的，有人把它归因于流星。在1931年及1932年狮子座流星雨期间，美国A．M．Skellett发现电离层有很强的骚动，其极大与目视观测流星结果符合。1945年，英国J．S．Hey和K．A．Stewart首次用雷达观测流星，并由3座雷达站的资料测定了流星群辐射点。

从1946年开始就用这种新方法进行系统的观测了。这年10月天龙座流星雨更进一步推动了雷达观测。在欧洲与北美，对这个流星雨除用目视和照相方法外，还用了第二次世界大战时的雷达，发现很多回波爆发。

欧洲观测到的峰值与北美的极大符合，并首次用雷达测量了流星速度。

自50年代以来，一些发达国家都非常重视用雷达研究流星，其中心在美国，还有加拿大，原苏联、英国、法国、日本、澳大利亚、新西兰、瑞典、捷克和印度等。1980年根据全球流星系统观测纲要，进行了内容广泛的研究。1982年建立了全球流星雷达观测网。

为了避免电波湮设于各种电离层现象，并避免穿透流星余迹，雷达工作频率以30～60MHz为宜。现在世界上有30多部流星雷达在运行，其发射类型有两种，即脉冲式和连续波式，每小时最小检测的流星数从十来个到数百个。

用雷达测量流星余迹，是详细研究流星区大气情况，如风速、风向等的一个方法。

近来，利用流星余迹通信也重新受到重视。

电视 是由光电观测发展来的。

光电设备反应快、强度大，这为捕捉变化不定的流星提供了诱人的前景，但它分辨率低，因此人们想到把电视技术与光电转换技术结合起来。70年代出现了CCD和SIT等高感度呈像元件，能够检测出远为微弱的光，因而在天文上得到广泛应用。

1960年末，在美国天文年会上，J．Spalding和C．L．Hemenway首次报告了由电视系统所记录的流星观测结果。以后又有加拿大、英国，70年代苏联和80年代日本等都相继开展了流星的电视观测。

电视系统的优点是星象对比度好，分辨本领高，可以观测到相当宽的光谱区，记录流星星等可达+7到+8等，流星光谱达+3到+4等。

完整的电视装置是由摄像机、通信电路和接收机(电视机)组成的。

但一般摄像机是在明亮光照条件下拍摄的，而天文观测大多在黑夜，因此一般摄像管的灵敏度不够，必须有亮度放大设备。这就是图像变换器，由它把光学上的像转换成电信号，经放大后再转换为光学像，使亮度扩大10³～10⁴倍以便可对其录相和进行电视监视。

电视方法能够观测到比照相方法亮3～4个星等的流星，记录时刻精度也较高，便于测定流星的视速度，省去了底片冲洗过程，开辟了用计算机直接对录相带进行自动处理的可能性。

直接测量 微流星体(质量小于10^－7g)由于面积／质量比很大，进入大气时达不到熔化程度，因此不发生流星现象，只能在高空对它们直接测量。探测内容有各质量段流星质点群密度的估计、速度向量的测量、流星物理化学性质等，可检测到质量为10^－11～10^－15g的小流星质点，这在地面上是无法进行的。

直接测量是由装在火箭、人造卫星或航天器上的传感器记录流星体撞击情况的。

用于探测的传感器有多种，如压电传感器可把流星体撞击产生的振动转换为电脉冲，由脉冲振幅可估计出流星体质量；流星体撞击障碍物时伴有闪光，可由光传感器记录下来；电击穿传感器由厚度十几微米的线圈组成，撞击时打断电路，可由测量仪器记录下来。

由直接测量得到了直到火星轨道和木星轨道的微流星体分布的信息。特别一提的是发现了两组微流星体，它们相对太阳的轨道性质不同，一组质量很小(小于10^－13g)，在太阳光压作用下沿双曲线轨道运动，另一组质量较大(10^－12～10^－7g)，以螺旋状轨道趋向太阳。

流星研究是当代活跃学科之一，从发展趋势来看，下述问题有待提高：(1)提高观测精度，增加每次观测所得资料数；(2)尽量实现观测过程自动化和资料处理自动化；(3)为了得到更丰富的资料，观测点要多，分布范围要广；(4)扩大国际间协作，观测方式、内容、目标纳入国际合作纲要，采用统一的规范。

。【参考文献】：

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5 Ralf Koschack，et al．W G N，1990，18(4)：119～140．

(南京紫金山天文台舒英发高级工程师撰)