邂逅“流星雨”

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  如果能在流星出现之后、消失之前,对着它许下一个愿望,那么这个愿望就一定能够实现。
  ——古希腊传说
  
  你对流星许过愿吗?
  也许你不会相信,每天有多达40亿个流星体光临地球,能被人观测到的只是其中极小的一部分。夜空中时常会有流星划过,但能成功地对着它许愿的人却寥寥无几。科学家把流星分为“偶发流星”和“流星雨”两类。据统计,在没有灯光干扰的暗朗夜晚,一个人持续观察一夜,至少能够看到一颗“偶发流星”。为了浪漫,这么折腾整夜可有些得不偿失,更何况你还有可能错失那转眼即逝的瞬间。
  那么,最好的解决之道就是赶“流星雨”的场了。如果你能赶上某个流星雨的极大期,一夜“收获”数十颗流星不在话下。尽管这样,你也未必能完成一次许愿。因为流星一般出现的时间很短,短的只有十分之几秒,长的也不过两秒。这么短的时间里,你没法念叨完自己的愿望。
  怎么办?也许还有一招!除了上面谈到的普通流星之外,夜空中还会出现为数不多的“火流星”。它们的持续时间可能超过十秒,用来许愿应该足够了。不过,火流星异常明亮,出现时能使整个星空都黯然失色,其亮度甚至可以超过满月。当你有幸看到这种“可以照出影子”的火流星时,只有目瞪口呆或是大呼小叫的份了,许愿往往成了“小事”而被抛在脑后。
  看来要想对着流星许愿,把握那稍纵即逝的浪漫颇有难度——清澈的天空,没有月光干扰,第二天不用上学以及流星雨的“准时”出现,这四个条件似乎永远都在互相排斥。正因如此,“对流星许愿”的古希腊传说直到今天仍然大有市场。
  当大家深夜“犯傻”去荒郊野外,期待着双手合十对流星许愿的时候,科学工作者也在对着流星默默许愿:希望能从这瞬息的光华中,捕捉到令人炫目的宇宙奥秘……
  本文借着“浪漫”来兜售一些关于流星的科学知识——也许在你“邂逅”流星雨时,也会对它背后那些丰富而神奇的故事怦然心动。
  
  鲁庄公七年(公元前687年),夏四月辛卯,夜,恒星不见。夜中,星陨如雨。
  ——《左传》,世界上最早的天琴座流星雨记录
  
  流星到底是什么呢?
  最早试图回答这个问题的人是古希腊的亚里士多德。他认为“流星”(meteor)和“极光”(aurora)、“云”(cloud)和“彗星”(comet)统统都是大气层现象(见亚里士多德著《论气象(Meteorological Treatise)》)。根据他的理论——白天太阳照射地球后,会产生很多“热流物”上升到天空摩擦燃烧,这就形成了流星。由于亚里士多德的很多见解恰好符合了后来出现的天主教的“心意”,因而长期以来都被奉为经典。细心的读者可能已经注意到,英文中气象学(Meteorology)一词就是由“流星”(meteor) 后缀“学科”(-olo—gy)构成的,这正是被亚里士多德误导所产生的“活化石”。
  两千年后,人类才对流星的身世有了初步的科学认识。那时西方文明进入了全球探险时期,德国的洪堡率队考察南美洲(1799-1804年)。在1799年11月1日,早起的洪堡忽然看到夜空中满布流星,估计总量达到数千颗之多。洪堡和他的队友又从土著民那里得知,和当夜相似的现象曾经被周期性地观测到。洪堡在他的报告中指出,该流星雨有着约30年的周期性(认识到流星雨有周期性);并指出流星几乎有着同一个幅出点(现代科学称之为“辐射点”),将其定名为“狮子座流星雨”;他还大胆预言,19世纪30年代初期,狮子座流星雨还会爆发(提出科学预言)。
  流星雨的“弹药库”主要来源于彗星。现代科学将那些游荡在太阳系内的彗星比作“脏雪球”,一个由凝结成冰的水、二氧化碳(干冰)、氨和尘埃微粒混杂而成的“脏雪球”。当彗星沿着自己的轨道运行的时候,受到太阳光照和太阳风(从太阳表面吹出来的粒子流)的作用,彗星表面升华并抛出物质,这些物质重新凝结成尘粒,分布在彗星轨道上运动。当地球穿越彗星轨道的时候,就会与这些物质撞个满怀,这就是所谓的“流星雨”。
  当流星体进入大气层的时候,由于透视效应,从观察者的角度来看,这些流星仿佛是从一个点“辐射”出来的,这个点被称作“辐射点”。辐射点在哪个星座里,流星雨就因为这个星座而得名。也就是说,“狮子座流星雨”的辐射点在狮子座。引起“狮子座流星雨”的彗星是坦普尔一塔特尔彗星,早在14世纪,人类就已经有了它的观测记录。它的近日点距离太阳0.98天文单位,远日点距离太阳19.69天文单位,运转周期大约33年,这就决定了“狮子座流星雨”有一个约33年的周期。其他著名的流星雨还有英仙座流星雨、宝瓶座流星雨、猎户座流星雨(它是由大名鼎鼎的“哈雷彗星”引起的)等。
  特别要指出的是,“流星雨”和“偶发流星”有着本质的不同,并不是用数量的多寡来区分的。“流星雨”是由彗星引起的,看起来都是从同一个辐射点中“流出”的,有一定周期性;而“偶发流星”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。一些规模较小的流星雨每小时只有一两颗流星,但这并不妨碍它成为“流星雨”;而每小时出现几十颗、上百颗流星,也并不能保证它就是“流星雨”。
  流星雨是天赐美景,在很短的时间里在同一个“辐射点”中进发出成百上千颗流星,那是何等壮观的景象!当每小时出现的流星数超过1000颗时,我们称其为“流星暴”。2001年11月18日这一天,狮子座流星雨没有辜负中国天文爱好者。据估计,当时流星雨的最大值达到了每小时10000颗,是一场真正的流星暴雨。
  
  星陨至地,则石也。
  ——《史记》
  
  世界上最早记录陨石的是中国和埃及,但知道它是流星落地变成的只有中国。直到1803年以后,欧洲人才认识到陨石是流星体坠落到地而的残留部分。由于陨石和流星有着这么密切的关系,很多人想当然地以为“流星是来自外太空的岩石碎块冲入地球大气,在空中摩擦发光,夺去了整个夜空的光辉”。
  可惜,这样的想法并不科学。流星体中的绝大部分(尤其是几乎所有流星雨的母体)不是岩石碎块,吃惊吗?“想当然就要出错”这句谚语,总是有自己的威力。
  你会被流星雨的壮观折服,但发出那动人光华的流星体本身却并不是什么太空岩石,而是“彗星尘”凝结物。流星体非常渺小。还是以狮子座流星雨为例,一颗最普通的5等亮度流星(星等是表征星体视觉亮度的等级,肉眼可见的亮度大致从0等到6等),通常仅由一个0.00006克、直径0.5毫米的流星体产生,比你能够拾起的任何一粒细沙还要轻、还要小。狮子座流星雨中的大部分可见流星,体直径在0.1毫米到1厘米之间,它们显然不可能落到地面上成为陨石。
  目前人类收集到的陨石多达数万枚,其中大多数是在南极洲和北非发现的(原因很简单,在冰川和沙丘上最容易发现它们)。绝大多数陨石都来自偶发流星中某些较大的个体,这些曾经游荡在太阳系的岩石碎块(还有铁镍合金碎块等)至今仍然“户籍不明”。相信它们中绝大部分都和小行星带有着共同起源(随着冥王星被取消了大行星地位,太阳系天体的分类正在革命,“小行星”一词很有可能在汉语中变更为“小游星”),还有极少数火星或月球的碎片(各有几十块)。
  陨石中包含了太阳系中最古老、变化最小的物质,这些物质的起源可追溯到太阳系诞生前数十亿年。因此从20世纪下半叶起,人类对陨石的研究从天文学转到了太阳系的形成和生命起源等领域。陨石中记载了什么信息?它们经历过怎样的旅途?它们见证了多少历史?
  我们对宇宙的认识,其实比我们自以为知道的要少得多。
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