Bible Readings for the Home Circle一书中描绘的1833年狮子座流星暴的情景

流星雨观测指南

Bible Readings for the Home Circle一书中描绘的1833年狮子座流星暴雨的情景

编者按:本文的目标读者是只想学习一些基本概念以方便晚上和男/女朋友出去看看热闹的公众人士。如果您是天文圈内人士,欢迎您来为本文挑刺 :) 本文将分两个部分,以问答的形式解释流星雨观测的一些基本概念。如果您只想“知其然”,请读“基本篇”;如果您还想“知其所以然”,可以考虑继续读“进阶篇”;为了感谢您的支持,本文末尾还附送“扯谈篇”供各位消遣娱乐。我希望本文能对流星雨常识的普及起到积极作用。最新资讯,请关注“星闻星语”栏目

上次更新:2011-03-20

基本篇

流星雨是什么样的?

  许多流星从天空中某一点附近辐射出来,类似下图。

2001年狮子座流星雨(F. Espenak摄)

今晚有流星雨吗?错过这一次再等33年?

  目前已经得到初步确认的流星雨共有426个,也就是说每一年起码都有426个流星雨在活动,所以实际上晚晚都有流星雨,只是下雨的“强度”不一样,错过这一次再等一个晚上就好了。

  如果您觉得我在开玩笑,可以看看我为天文圈内人士整理的全年流星雨活动档案,共搜集了适合观测的72个流星雨。

我说的是像下雨一样落下来的那种流星雨……

  像题图那样的流星雨真的就是“像下雨一样落下来的”,可惜实在太罕见了。天文上定义的“流星暴雨”也只是理论上每小时看到1000颗,也就是4秒才1颗流星,日常生活中恐怕连毛毛雨都算不上吧。然而,“流星暴雨”平均要十几二十年才能看到一次。如果你哪天看到了“像下雨一样落下来的”流星雨,第二天可以去买六合彩啦。

  我在下面列出20世纪内(1901-2000年)人类所有观测到的流星暴雨。

日期 流星雨 可见地区 最高天顶流量(ZHR)
1933年10月9日 天龙座流星雨 欧洲 约10000颗/小时
1946年10月10日 天龙座流星雨 北美 约12000颗/小时
1966年11月17日 狮子座流星雨 美国西部 约144000颗/小时
1999年11月18日 狮子座流星雨 中亚 约4000颗/小时
参考文献

Jenniskens, A&A, 295, 206

Mason, JBAA, 105, 219

Lyytinen & Flandern, EM&P, 82,149

  在2001-2002年连续出现了两次流星暴雨,最高天顶流量达到约4000颗。至于下次什么时候,没人能说得准。

你说的天顶流量是什么意思?报纸上说每小时100颗,可我一个晚上什么也没看着?

  限于版面,媒体记者一般不太可能去解释“天顶流量”是什么意思的,不能怪他们不说明白或者天文学家没解释清楚。简单地说,天顶流量就是如果你所在的地方足够好的情况下,每小时能看到的理论流星数目。对于许多流星雨来说,这个值是很确定的;但身在发达地区的我们是很难去到这样“足够好”的地方的(去到新疆西藏偏远地带除外)。

  下面我粗略估计了在不同环境下观测一个天顶流量每小时100颗的流星雨,大致能看到的数目。

环境 全天可见的星数

(一般情况下)

环境示例 每小时可见的流星数
荒郊野外 3000 珠峰大本营 100
乡村地带 300 黄山 40
城镇 100 北上广开车2-3小时 10
市郊 50 北上广开车1小时 4
大城市 20 北上广地铁可到站点 <2
注:星数根据Tycho 2星表恒星亮度分布估计,考虑了内地常见的空气污染因素。

  所以,自己没去一个好地方看流星,就不要怨报纸怨专家(注意:不是“砖”家)了。实际上,我们天文圈内的同好出外活动的时候,尤其是流星多发的夏天,流星多得甚至能让人感到厌烦(因为会破坏摄影的构图),所以想看到流星还是比较容易的。

报纸老说今晚有流星雨可看。那依你看,有哪几场流星雨才值得看啊?

  绝大多数情况下,不要听信报纸上提及的那些名字奇奇怪怪的流星雨,因为记者自己也弄不清楚是怎么回事。不信你可以在本站的全年流星雨活动档案查查看,那些流星雨绝大多数天顶流量不到5,你在城市里通宵几晚都看不到一颗。

  下面我只列出天顶流量超过20的、适合我国大多数地方观测流星雨。这些流星雨是每年都有的。只要到极大日前后,你没事就可以往天上瞄瞄。

流星雨名称 极大日 最高天顶流量(ZHR) 可观测时间 注释
象限仪座流星雨 1月4日前后 120 天亮前 极大时间很短,若想看的话,先积累RP
宝瓶座η流星雨 5月6日前后 70 天亮前
宝瓶座-摩羯座流星群 7月底 30 几乎整晚 适合晚上上天台乘凉聊天的时候看
英仙座流星雨 8月13日前后 100 下半夜
猎户座流星雨 10月22日前后 30 下半夜
狮子座流星雨 11月18日前后 20 下半夜
双子座流星雨 12月14日前后 120 几乎整晚 最给力的年度流星雨,可惜天气太冷

  在极个别年份,可能会有一些“意外惊喜”——比如狮子座流星雨可能会有个爆发什么的,但总而言之,这种事情的概率基本是十几到几十年一次(如同上面所阐明的)。

几点看最好?

  不要相信什么凌晨4点看最好,应该面朝东北方向看之类的宣传。流星雨辐射点和太阳一样也是东升西落的。如果你要看太阳的话,有没有什么“中午12点看最好”的说法?(严格来说是有一定道理,但如果你非得要在9点钟看,那也不会是太大问题)所以,只要保证辐射点在地平线上面(参照上表中的“可观测时间”),就能开始看了。

应该朝哪里看?

  流星可能在天空中任何一个角落出现,所谓“辐射点”只是流星的反向延长线交汇的那一点而已。打个比方,如果在下雨的时候你要看雨滴,难道一定得冲着脑袋顶上看不成?所以,往地上一躺就好了。顺带一提,别仰着个脖子看,不然你就算能坚持半小时以上,一晚上过去估计你也得落下个颈椎病。

什么样的望远镜看流星雨最好?

  你什么时候听说过看下雨要用望远镜的?事实上,即使是专业的流星雨观测,主要也是用双眼进行。

我在XX市,能看到流星雨吗?别的地方会不会更好?

  看流星雨只需要考虑以下三个因素:

  • 你的RP。这是决定性因素,比如天气好不好,以及有流星的时候你是否正好在玩手机等等。
  • 你所在地方的光污染。
  • 辐射点是否已经升起。

  一般来说,除非发生流星暴雨,某一地点看到的流星雨和别的地方不会有太大分别(除非你在南半球等离得很远的地方)。

进阶篇

流星和陨石是不是一回事?

  高考考第一的算是状元。同理,流星如果能摔到地面还没燃烧完了就称为陨石了。本质上都是因为太过牛X。不过,正如所有参加高考的人不可能都成为状元一样,只有极少一部分的流星可以成为陨石。

为什么会有流星雨?

  有一些不负责任的天体(主要是彗星)整天沿途抛洒大量小碎片。当地球遇上这些小碎片时,小碎片进入大气摩擦产生光亮,就成为人们所观测到的流星了。

流星雨是如何命名的?

  一般是以最靠近极大日辐射点的那颗亮星命名。因为天文学界用希腊字母标注一个星座中最亮的若干个恒星,所以你可能要去查希腊字母表以便了解流星雨名字的读法。

  也有少数流星雨由于历史原因,只用所在星座命名,比如“狮子座流星雨”。还有唯一的例外——“象限仪座流星雨”,用了一个已经废弃的星座的名字。如今它的辐射点位于天龙座。

流星雨是如何预报的?

  假设你每天都要坐某一路公交车上班,而你不知道公交车的发车时刻表,怎么办呢?办法之一是每天都记录下你搭上公交车的时间,不久之后你就会发现,呀,原来这车10分钟一班。

  科学家们用类似的方法预报流星雨:通过历史上流星雨的观测记录,推测出碎片云的空间分布情况,从而预报流星雨。

为何流星暴雨难以预报?

  如果你要坐的那趟公交车一天才发一班,你因为老是等不到公交车只能打车去上班,你又怎么知道那趟车的发车时刻表呢?同理,因为历史上的流星暴雨极其罕见,人类无法了解碎片云分布的详细情况,因此流星暴雨预报变得极为困难。不过,1999年、2001年和2002年的狮子座流星暴雨预报却取得了成功,主要原因是狮子座流星雨是被观测次数最多的流星雨,人类对其碎片云空间分布了解得比较仔细。

看流星暴雨会不会有被陨石砸中的危险?

  每天都有那么多鸟在我们头顶上飞来飞去,你被鸟粪砸中过几次?流星暴雨的密度比鸟群可要低得多了。

那你上面那个表的时间和流量准确吗?

  上面那个表里面的流星雨每年都能被观测到,相当于5-10分钟发一班的公交车,所以时间和流量是比较准确的。当然,不排除个别年份会有惊喜哦。

我想拍照……

  如果你拿的是傻瓜机,洗洗睡吧。如果你有数码单反,想必八成也是高手…… 我就不费口水了。

扯谈篇

我是XX星座的,有这个星座的流星雨吗?
星座 流星雨 极大日 最高天顶流量(ZHR)
白羊座 白羊座ε流星雨

(白天活动)

5月9日前后 较低
五月白羊座流星雨

(白天活动)

5月16日前后 较低
白羊座流星雨

(白天活动)

6月7日前后 较高
白羊座σ流星雨 10月19日前后 <2颗/小时
金牛座 金牛座β流星雨

(白天活动)

6月28日前后 中等
南金牛座流星雨 10月10日前后 5颗/小时
金牛座ζ流星雨 10月16日前后 <2颗/小时
金牛座η流星雨 10月24日前后 <2颗/小时
北金牛座流星雨 11月12日前后 5颗/小时
双子座 双子座ε流星雨 10月18日前后 3颗/小时
双子座流星雨 12月14日前后 120颗/小时
巨蟹座 南巨蟹座δ流星雨 1月18日前后 <2颗/小时
巨蟹座β流星雨 10月27日前后 <2颗/小时
狮子座 一月狮子座流星雨 1月1日前后 <2颗/小时
狮子座σ流星雨 4月21日前后 <2颗/小时
狮子座γ流星雨

(白天活动)

8月25日前后 较低
狮子座流星雨 11月18日前后 20颗/小时
室女座

(处女座)

室女座h流星雨 4月22日前后 <2颗/小时
天秤座

(天平座)

天秤座χ流星雨 等(*)
天蝎座 南天蝎座ω流星雨 等(*)
人马座

(射手座)

摩羯座-人马座流星雨

(白天活动)

2月1日前后 中等
摩羯座

(山羊座)

摩羯座χ流星雨

(白天活动)

2月13日前后 较低
摩羯座α流星雨 7月30日前后 5颗/小时
宝瓶座

(水瓶座)

宝瓶座η流星雨 5月6日前后 70颗/小时
南宝瓶座δ流星雨 7月30日前后 16颗/小时
双鱼座 四月双鱼座流星雨

(白天活动)

4月20日前后 较低
双鱼座δ流星雨

(白天活动)

4月24日前后 较低
双鱼座δ流星雨 6月24日前后 <2颗/小时
八月双鱼座流星雨 8月4日前后 <2颗/小时
十月双鱼座ε流星雨 10月9日前后 <2颗/小时
*:本表只列出已经得到最终确证的流星雨。天秤座和天蝎座只有一些得到初步确证的流星雨活动。

  关于如何在夜空中找到自己的星座,请参阅我的星座在哪里一文。

我想了解一下RP在流星雨观测/预报中的作用……

  2001年狮子座流星暴雨前后,曾有国外高人总结了一套109条的“流星雨墨菲定律”,我将其中的经典条目摘录如下:

  • 第1条 - 以下四件事情永远不会同时发生:晴天、没有月亮、不用上班/上学、大流星雨。
  • 第3条 - 在你困得睡着之前,一般不会有什么可看的。
  • 第4条 - 你在几分钟内只看到一颗流星,其他流星会在你低下头记录那一颗的时候出现。
  • 第5条 - 你向北看的时候,流星会在南边出现。
  • 第6条 - 你转向南看的时候,流星又会在北边出现。
  • 第10条 - 火流星一般会在你低下头记录一颗特别暗的流星的时候出现。
  • 第13条 - 在你内急得无法忍耐之前,一般不会有什么可看的。
  • 第14条 - 在你饿得不行之前,一般不会有什么可看的。
  • 第29条 - 你出门去寻找更好的天气,最后总会发现原来只有家里的天是晴的。
  • 第33条 - 如果白天一直天晴,晚上就会起云。
  • 第35条 - 如果天气特别好而且没有月亮,那就会超级冷+大风。
  • 第39条 - 如果你一年观测364晚,流星暴会出现在第365晚。
  • 第40条 - 如果你一年观测365晚,这一年就不会有流星暴。
  • 第41条 - 你的丈夫/妻子/男友/女友的生日正好是1月4日、8月13日、11月18日或12月14日。
  • 第47条 - 你会在12月13日感冒。
  • 第48条 - 你很快好了,但你1月3日又感冒了。
  • 第49条 - 你的期末考试在1月4日。
  • 第53条 - 天气只有在满月的时候才会特别晴朗。
  • 第67条 - 你的闹铃会挂掉。
  • 第68条 - 你的备用闹铃也会挂掉。
  • 第69条 - 你的备用的备用闹铃同样也会挂掉
  • 第70条 - Zzzz...
  • 第74条 - 如果你的邻居不是夜猫子而且也不养着一条爱通宵的狗,他们就会种一棵大树,大得挡掉你家这边的大半个天空。
  • 第75条 - 而且他们绝不会砍掉它。
  • 第84条 - 英仙座流星雨的极大和夏天常见的雷暴总会一块到来。
  • 第97条 - 流星雨的预报永远是准确的,直到你决定去观测。
  • 第102条 - 绝大多数的外出观测都以“早知道应该呆在家里”的感叹作为结束。
美国阿拉斯加熊湖附近的极光

中国极光观测指南

美国阿拉斯加熊湖附近的极光

编者按:本文将以“在国内观测极光”这个问题为侧重点,利用问答的形式,解释极光的概念、监测和预报等内容。有关实时极光监测报告以及短期预报,请移步至本站的极光监测与预报页面。

上次更新:2011-12-18

看极光需要哪些条件?

  简单来说就三条:1、足够强的地磁活动;2、你处在一个足够高的磁纬;3、天气足够晴朗。

什么是磁纬?它和地理纬度有什么不同?

  我们都知道一般说的地理纬度:赤道是0度,北极是北纬90度,南极是南纬90度,等等。然而,地球的磁极和地理的南北极并不重合。就目前而言,地球的南磁极在加拿大北部(注意是磁极在北极附近),北磁极也不严格在南极点上,造成的结果是极光圈并不是以地理极点为圆心的同心圆,而是“歪着的”;某些地区的低纬度更容易看到极光。

  或者我们打个比方,在某9层的公寓楼里,有个吵起驾来声音特大的大妈住在5楼,只要她一咆哮,上下各2层楼(也就是3、4、5、6、7楼)都能听到。现在假设由于某些原因她搬到了4楼,这样她影响的范围就偏离了整栋楼的中间那一块了——也就是说2、3、4、5、6楼才能听到。如果我们正好住在7楼,那尽管我们和3楼的住户距离公寓楼正中(五楼)都一样,但却可以侥幸逃过大妈的咆哮。对于极光来说,由于地球的南磁极偏向西半球一侧,加拿大和美国的某一地区比我们亚洲这边的同一纬度地区更容易“听到咆哮”——看到极光。

  我国部分城市和地区的磁纬如下表所示。

东北地区 西北地区 其他主要城市
地点 磁纬 地点 磁纬 地点 磁纬
哈尔滨 40° 乌鲁木齐 39° 北京 34°
呼伦贝尔 43° 兰州 30° 呼和浩特 35°
漠河 47° 阿勒泰 43° 上海 24°
沈阳 35° 喀纳斯湖 44° 广州 16°
是不是漠河一带在6月22日前后容易看到极光?我国哪些地区容易看到极光?

  我在北疆和东北旅行的时候经常听到这一种匪夷所思的说法:喀纳斯地区和漠河地区在6月22日(夏至日)前后容易看到极光。这显然是不对的。如上文所说,极光活动仅和地磁活动有关,而地磁活动又和太阳活动有关;太阳当然不会关心地球上哪月哪日来产生活动(那位吵架的大妈会根据日历来发脾气吗),因此极光当然和日期没有关系。他们说的,大概是“极昼”——这和极光完全是两回事了。此外喀纳斯和漠河也看不到极昼。

  就我国而言,当然是越靠北越容易看到极光。漠河确实是最容易看到极光的地区。

风力有蒲氏风级,地震有里氏震级,有没有什么指标来评价极光的强度?要达到多少级才能在国内看到极光?

  这个问题问得好。极光活动强度可以通过至少三种指标来定义:Kp指数(Kp-index)、美国国家海洋大气局极轨环境卫星测量到的极光活动水平(NOAA POES Auroral Activity Level)以及美国国家海洋大气局空间天气预测中心评定的地磁暴级别(Geomagnetic Storm Scale)。这三种指标相互通用,如下表所示。

极光界(磁纬) Kp指数 极光活动水平 地磁暴级别及发生频率 我国可能看到极光的地区
68° 0 1-2
66° 2-3
64° 1 4
62° 2 5
60° 3 6
58° 4 7
56° 5 8 G1(弱)

每周期1700次/累计900日

54° 6 9 G2(中)

每周期600次/累计360日

52° 7 G3(强)

每周期200次/累计130日

漠河地区
50° 8 10 G4(极强)

每周期100次/累计60日

磁纬约45度以北(黑龙江北部、内蒙古东北部、北疆北部)
48° 9 10+ G5(超强)

每周期4次/累计4日

46° 磁纬约40度以北(黑龙江大部、内蒙古东部、北疆)
44° 10++
42° 磁纬约35度以北(东北地区、内蒙古大部、北疆)
40°

注:
1、为方便读者阅读,编者将各指标定义之磁纬在1度之内的条目进行了合并。若需要更高精度的换算表,可查询美国国家海洋大气局空间天气预报中心有关文档,或洽编者。
2、电磁暴发生频率按每太阳活动周期(约11.2年)算。
3、“我国可能看到极光的地区”指子夜前后(亦即极光弧最靠南时)可能看到极光的地区。
4、以上资料采集自美国国家海洋大气局空间天气预报中心(http://www.swpc.noaa.gov/)。

亚欧地区各Kp指数的分界线(来自空间天气预测中心)

  或许有细心的读者注意到了,为什么“极光南界”和“可能看到极光的地区”不对应呢?这是因为极光的高度都在80公里以上,因此不必等到极光南界到达本地才能看到极光。在极光南界以南4-5度的地区也能比较容易地在北方地平线上看到极光,只是地平高度比较低些。

  由于上文介绍的“偏心”效应,北美以及澳洲的人们更容易看到极光。比如说,与北京同纬度的纽约,只要在Kp指数达到7的时候,就可能看到极光,而北京在Kp指数达到9的时候也未必能看见。

  此外,在地磁活动较强的时候,Kp指数有时也会出现不适用的情况,因为在实际观测中的Kp指数都是指三小时平均值,但极光活动却有可能在这三小时内发生显著变化,因此有时会出现Kp指数和极光活动水平不严格对应的情况。极光活动水平是通过单次卫星过境的观测数据推导出来的,因此更可能反映瞬时的极光活动情形(在排除质量较差的观测数据之后)。

  最后还要注意K指数和Kp指数不是一码事。前者是某一地点的地磁活动水平,而后者是地球总体的地磁活动水平。当然,受条件所限,实际的Kp指数是无法得到的,现在所说的Kp指数实际上是由若干个代表站点的K指数平均值估计出来的。

北京真的能看到极光吗?你不是在开玩笑吧?

  2003年10月底发生了极强的日冕物质抛射事件(coronal mass ejection, CME),使得10月29-31日前后地球上出现了大范围的强极光现象,连西班牙巴塞罗那附近(磁纬约35度)都看到了极光。考虑到北京的磁纬约34度,看到极光是完全可能的。现任北京天文馆馆长朱进博士曾告诉我说,当年他在国家天文台兴隆观测站(在北京以北100公里左右)也观测到了极光。当然,如此大规模的日冕物质抛射事件并不多见。有记载以来历史最大的地磁暴事件——1859年“超级地磁暴”,甚至让加勒比海地区(北纬约20度,磁纬约30度)的人们都看到了极光。

白天也能看到极光吗?

  1859年超级地磁暴时,波士顿的极光明亮到连“凌晨1点都可以借助极光看报纸”。2003年10月底的地磁暴,美国南部亚拉巴马州(磁纬约40度)的人们可以在日落时清楚地看到极光

极光能预报吗?

  大规模的极光活动与日冕物质抛射是相关的,一般日冕物质抛射会首先被卫星观察到,而抛射物一般需要一两天的时间才能到达地球,因此当然可以预报。您可以关注本站的极光监测与预报页面,这一页面综合了各处的观测及预报信息;或者直接查询空间天气预测中心以及极轨环境卫星项目主页

根据你的对照表,如果我在Kp指数大于7的时候去漠河,是不是就一定能看到极光?

  注意那一对照表的先决条件是“子夜时”亦即极光弧最靠南时的情形;这是指极光弧在不同地方轻微的南北摆动的现象(可以想象成太阳往地球这边吹气,所以背对太阳的那边,极光弧会略往南一些)。而且,现有的科学水平可以让我们知道在未来一段时间内是否会发生地磁暴,但仍然地磁暴到达某一级别的精确时间以及持续时长仍然是预报难题。如果你去到漠河的时候极光活动已经回落,或者不在子夜前后观察,那便不一定能看到极光。总之,“追极光”一定程度上要靠运气。

如果出国观测极光,有什么需要注意的?

  毫无疑问,通过到磁纬较高的地方可以有效提高看到极光的概率。然而,磁纬并不是越高越好的。和大部分人直觉相反,磁极附近反而看不到极光,这是因为极光总是在一定磁纬(大约67度)以下才能发展得较明显;磁纬67度以上地区虽然也有极光,但其亮度较低,也就不易被肉眼觉察到。因此,可以说,磁纬60-65度的地方,极光最为常见。这样的地方包括:阿拉斯加中北部以及邻近的加拿大本土北部、格陵兰岛南部、冰岛以及俄罗斯北冰洋沿岸地区。
  下面列出欧洲、北美洲和南半球高磁纬地区几座主要城市的磁纬。

欧洲 美洲 南半球
地点 磁纬 地点 磁纬 地点 磁纬
斯德哥尔摩 55° 温哥华 54° 悉尼 44°
雷克雅未克 64° 费尔班克斯 64° 惠灵顿 48°
莫斯科 52° 芝加哥 52° 开普敦 42°
哥本哈根 52° 多伦多 54°

  然而,这又涉及到另外一个问题—— 极光与日全食和流星暴雨并称最壮观的三大天文奇观,但我有不少朋友对极光印象一般,这原因很简单:他们看到的是比较“正常”的极光,十分安静,基本没什么变化。对于低磁纬的人来说,能“看到”极光就已经很新鲜了;然而对于磁纬60-65度这一带地方而言,极光是只要天气晴朗和足够黑暗就可见的,“看到”极光并不是什么稀奇事;能让这里的观测者变得兴奋的,是强地磁活动时出现的变幻多端的极光。然而,要看到这样的极光很大程度上就要靠运气了。
  最后一点,到高磁纬地区欣赏极光应该尽量选择秋冬季节前往。这倒不是因为极光出现频率的问题,而是因为高磁纬地区夏季的极昼现象会影响对极光的观察,毕竟大多数极光还没有明亮到在大白天也能看到的程度。

有什么比较好的网站可供参考?

  上面其实已经列出了几个最常用的网站,我在这里再整理一下吧。