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來源：互聯(lián)網

流星體（Meteoroid）是指在行星際空間中國移動通信集團的固體物體，其尺寸在30微米至1米之間。流星體大多由小行星和彗星演變而來，分布非常廣，從太陽附近一直到凱珀帶，甚至更遠。流星體進入地球大氣層后，可能會形成流星、流星雨或者火流星。當流星體在穿過大氣層并撞擊地面后仍然幸存下來，被稱為石隕石。

流星體必須是自然形成的。大多數(shù)流星體普遍含有外星和鐵。根據(jù)其主要成分，流星體可分為三大類：鐵、石頭和石鐵。典型流星體的元素成分有氫（H）、碳（C）、氧（O）、鈉（Na）等。流星體通常結構脆弱、多孔，并且密度較低（平均密度每立方厘米只有十分之幾克）。流星體以無規(guī)律的方式四處飄移和碰撞，而它們撞擊地球大氣層時的速度范圍很廣，從11千米/秒到72千米/秒不等。

由于流星體的高速運動，即使它們的質量不大，撞擊載人飛船時也可能造成損害。特別是小流星體和微流星體，由于其數(shù)量遠超大型流星體，對航天器潛在危害更大。截至2024年，全球范圍內對流星體進入地球稠密大氣層后的探測技術主要包括光學監(jiān)測儀、流星雷達以及兆瓦級高功率大孔徑雷達等。深入探究行星際空間中流星體的尺寸、質量、分布及其運動規(guī)律，不僅對確保宇宙航行的安全至關重要，也對推動太空探索事業(yè)具有重要的實際意義。

簡介

流星體通常起源于較大的天體，這些天體大多是小行星或彗星。在宇宙中，小行星間的相互碰撞是常見的現(xiàn)象。這些碰撞可能只是導致表面碎片的噴射，或者在更為劇烈的情況下，可能導致一方或雙方小行星的徹底破碎。撞擊后，這些碎片會以高速向各個方向散射。這些留存在太空中的小塊物質，就是流星體。流星體必須是自然形成的，并且大致尺寸介于30微米至1米之間。隨著時間的推移，這些碎片可能會穩(wěn)定在新的軌道上，而當它們的軌道與地球相交時，就有機會進入地球大氣層。

定義

1961年，國際天文學聯(lián)合會（IAU）首次定義流星體為“在行星際空間移動的固體物質，其體積顯著小于小行星，但又遠大于原子”。1995年，Beech和Steel在《皇家天文學會季刊》上提出，流星體的直徑應介于100微米至10米（約33英尺）之間。隨著對小行星尺寸認識的深入，2010年，Rubin和Grossman建議將流星體的尺寸范圍修訂為直徑在10微米（約0.00039英寸）至一米（約3英尺3英寸）之間，以維持與小行星的明確區(qū)分。他們指出，小行星的最小尺寸界限是由地球上望遠鏡的探測能力決定的，這使得流星體與小行星之間的界限變得不太明確。一些已知的最小小行星，如2008 TS26（絕對星等H=33.2）和2011 CQ1（絕對星等H=32.1），其估計直徑約為1米（約3英尺3英寸）。到了2017年4月，IAU正式更新了流星體的定義，將其直徑范圍限定在30微米（約0.0012英寸）至一米之間，但對于能夠產生流星現(xiàn)象的物體，這一定義允許有一定的靈活性。

基本屬性

結構：許多流星體在穿越地球大氣層時會因為低氣壓而發(fā)生碎裂，這表明它們通常是結構脆弱、多孔且密度較低的物體（平均密度僅為每立方厘米十分之幾克）。這類流星體很可能源自彗星，因此被稱為彗星流星體。通過分析流星的光譜，科學家還識別出另外兩種類型的流星體：由碳質球粒隕石組成的碳質球粒隕石流星體，以及由堅硬的一般球粒隕石組成的一般球粒隕石流星體。在火流星中，這三類流星體大致各占三分之一的比例。然而，在觀測到的較暗弱的流星中，主要是彗星流星體和碳質球粒隕石流星體，而一般球粒隕石流星體則極為罕見。不同種類的流星體在穿越大氣層時的表現(xiàn)也有所不同。彗星流星體的穿透能力較弱，它們在穿越大氣層后可能會進一步碎裂成更小的顆粒。

大小：流星體的大致尺寸介于30微米至1米之間，但對于能夠產生流星現(xiàn)象的流星體，其尺寸允許有一定的靈活性。大多數(shù)我們能夠看到的流星，其流星體的直徑范圍在1毫米到1厘米之間。

速度：流星體撞擊地球大氣層時的速度范圍很廣，從11千米/秒到72千米/秒不等。這個速度區(qū)間受到多種因素的影響，包括地球的逃逸速度（約11千米/秒）、地球繞太陽公轉的速度（約30.3千米/秒）以及太陽系的逃逸速度（約42千米/秒）。在地球的傍晚時分，流星體需要迎頭趕上地球大氣層才能形成流星，這時它們的速度相對較慢。而在地球的早晨時分，流星體可以與大氣層正面相遇，這時它們的速度則相對較快。

質量：通過觀察流星的亮度和運動時釋放的能量，可以估算流星體的質量。例如，一顆亮度相當于視星等1等（在標準觀測距離100公里時的亮度）的流星，其流星體的質量大約為0.05克。而一顆視星等為6等的流星，其流星體的質量則大約為0.01克，即一百分之一克。這些估算有助了解流星體的大小和它們在進入地球大氣層時的物理特性。

化學成分

典型流星體的元素成分有氫（H）、碳（C）、氧（O）、鈉（Na）、鎂（Mg）、硅（Si）、鈣（Ca）、鐵（Fe）。

分布及運動軌跡

宇宙空間中，除了龐大的星體，還充斥著無數(shù)微小的物體和塵埃，這些在天文學中被稱為流星體和微流星體。星際空間充斥著體積0.1mm左右的流星體，在一個相當于從地球到太陽的距離內(大約149597900km，被定義為一個天文單位或AU)，平均每500km3的空間中就有一顆這樣的流星體。零散的流星體(不是成群的)構成了星際空間中大部分的顆粒物質。它們分布在廣闊的空間中，從太陽附近一直到凱珀帶甚至更遠。地球在太空中的運動遵循其軌道，而流星體則不受約束，它們以無規(guī)律的方式四處飄移和碰撞。地球時刻都在與大量的流星體相遇。

某些流星體以群集的形式沿相近的軌道繞太陽公轉，這種現(xiàn)象被稱為流星群。當這些流星體或流星群接近地球時，地球的引力會對它們的軌道產生擾動，導致它們改變原有的軌跡并高速進入地球大氣層。可能會形成流星、流星雨或者火流星。

分類

流星體的構成成分多樣化，它們可以由純巖石、純金屬，或是巖石與金屬的復合物質組成。大多數(shù)流星體普遍含有外星鎳和鐵。根據(jù)其主要成分，流星體可分為三大類：鐵、石頭和石鐵。石質流星體中，有些含有獨特的球狀顆粒，這類被稱為球粒隕石。而那些缺乏球狀顆粒特征的石質流星體則被稱為非球粒隕石，它們通常源于外星巖漿活動，并且?guī)缀醪缓型庑氰F。通過分析流星體進入地球大氣層時的飛行軌跡、產生的光譜以及形成的流星光曲線，科學家可以推斷出它們的化學成分。

觀測與探測

截至2024年，全球范圍內對流星體進入地球稠密大氣層后的探測技術主要包括光學監(jiān)測儀、流星雷達以及兆瓦級高功率大孔徑雷達等。

光學監(jiān)測儀

光學監(jiān)測儀能夠捕捉到流星體在大氣中蒸發(fā)時產生的光輝現(xiàn)象，但對于流星體物質融入背景大氣后的變化過程探測能力有限。

流星雷達

傳統(tǒng)的流星雷達可以根據(jù)流星尾跡反射電波的衰減率和都卜勒位移，探測到流星等離子體尾跡的鏡面或非鏡面回波，從而測量大氣層的密度和風場信息，但難以獲取流星頭部的回波以及流星體的物質成分等詳細信息。

高功率大孔徑雷達

高功率大孔徑雷達能夠觀測到流星頭部的回波以及等離子體尾跡的鏡面或非鏡面回波，但其精確定位回波位置以及獲取流星體物質成分信息的能力受到天線陣列配置的影響，存在一定的局限性。

以上這些探測手段均無法同時提供流星體的特征、它所產生的流星等離子體尾跡以及不均勻體演化特性的全面信息。

流星不均勻體多波段探測系統(tǒng)

在國家自然科學基金委員會等機構的支持下，中國科學院地質與地球物理研究所設計并構建了一套名為流星和電離層不均勻體觀測系統(tǒng)（Meteor and Ionospheric Irregularity Observation System, 簡稱MIOS）的多波段探測系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用光學技術在大范圍內捕獲并分析流星體的燒蝕和蒸發(fā)過程，同時結合無線電波束進行主動的精細探測，以監(jiān)測流星體產生的流星等離子體尾跡和空間不均勻體。通過這種方式，MIOS能夠實現(xiàn)對進入地球空間的流星體的物理和化學特性，以及它們產生的流星等離子體尾跡和空間不均勻體等過程的全面探測。

流星體模型

歐洲航天局（ESA）的流星體模型是一個基于彗星和小行星釋放和散布物理學的統(tǒng)計模型。該模型的數(shù)據(jù)來源于地面觀測和航天器收集的數(shù)據(jù)。該模型能夠預測在距離太陽0.1至10個天文單位范圍內的空間中，航天器遭遇1μm至幾厘米大小流星體撞擊的概率。

觀測價值

在天文學研究中，觀測流星體具有極其重要的價值。首先，從彗星的角度來看，我們目前還不清楚流星體的碎片具體源自彗星的哪個部分，對于彗星分裂的動力學過程的細節(jié)也存在許多疑問。為了解開這些謎團，我們需要積累更多的觀測數(shù)據(jù)。其次，從太陽系的角度來看，流星體的觀測為我們提供了新的研究視角。與經歷了漫長歲月變遷的行星相比，流星體和石隕石更像是未經演化的“原始”碎片。通過研究這些碎片，我們可以更深入地探索行星的形成過程、太陽系的起源以及其他相關科學問題。

當流星體穿越地球大氣層時，它們引發(fā)的聲學、光學、熱力學和電磁現(xiàn)象為研究地球大氣的物理特性提供了寶貴的數(shù)據(jù)，對地球物理學領域產生了重要影響。此外，對流星體在地球近地空間、太陽系乃至銀河系中的分布、運動和演化過程的研究，對于理解太陽系的形成和天體的演變歷程具有關鍵作用。深入探究行星際空間中流星體的尺寸、質量、分布及其運動規(guī)律，不僅對確保宇宙航行的安全至關重要，也對推動太空探索事業(yè)具有重要的實際意義。

危害

由于流星體的高速運動，即使它們的質量不大，撞擊載人飛船時也可能造成損害。特別是小流星體和微流星體，由于其數(shù)量遠超大型流星體，因此對它們潛在的危害應給予更多關注。理論計算和實驗分析表明，質量小于克、直徑小于100微米（100μm）的微流星體足以使航天器表面變得粗糙，損害光學儀器和太陽能電池。而質量在克以上、直徑大于100微米（100μm）的流星體，除了同樣可能導致表面粗糙外，還可能在航天器殼體上產生裂紋，甚至穿透艙壁，引發(fā)載人飛船座艙的爆炸性減壓病。盡管如此，在載人航天的歷史中，這類事故尚未發(fā)生。

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