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流星（Meteor）在中國古代記載中也被稱做奔星或飛星，是固體物體從太空高速進入氣態大氣所產生的光和相關物理現象。流星現象涵蓋了與此相關的物理過程有：熱量的產生、沖擊波的形成以及物質的電離。流星現象能夠在任何具有足夠密集大氣層的行星或衛星上發生。在大氣層中運動的這些固體物質被定義為流星體，其自然形成且尺寸范圍大約在30微米至1米之間。流星起源于彗星、小行星碎片，每天大約有 48.5 噸的流星體進入地球。

流星一詞源自希臘語“meteōron”，意為“高處之物”。流星雨的命名遵循特定規則，新發現的流星雨首先獲得臨時編號，確認后則獲得包含IAU MDC數字代碼和獨特名稱的正式編號。流星在古代文化中常被賦予特殊意義，如羅馬帝國硬幣上的凱撒神化。中國古代文獻如《晉書·天文志》和《春秋》詳細記錄了流星現象。約公元前 357 年，亞里士多德在其著作《氣象學》中認為流星是由被點燃的蒸汽產生的。1676年埃德蒙多·哈雷（Edmond Halley）提出流星可能來自太空。1799年和1833年的流星雨事件引起了廣泛關注，推動了流星天文學的發展。19世紀，流星雨的動力學研究取得進展，例如赫伯特·安森·牛頓證實了獅子座流星雨的周期性。20世紀初，斯坦利·海(Stanley Hey)發現流星會影響無線電傳播，這導致了射電流星科學的誕生。現代技術，包括攝影和雷達，使得流星研究更加精確。流星的顏色取決于其金屬成分和大氣中原子及分子的發光。流星的聲音，通常在光消失后數秒內到達。流星的速度、高度和化學性質影響其觀測特征。

流星主要分為兩類：偶發流星和流星雨。偶發流星是隨機出現的單個流星，而流星雨則是由周期性彗星所引發的，具有周期性，其軌跡的反向延長線都相交于輻射點。流星雨以輻射點附近的星座命名，如英仙座流星雨。流星雨的強度不一，有時會出現流星暴，即每小時超過1000顆流星。火流星是亮度較高的流星（視星等-4或更亮），能在100公里高度被觀測到。

流星研究是天文學的一個重要領域，涵蓋了多種觀測方法，包括目視觀測、望遠鏡觀測、攝影、攝像和無線電觀測。通過對流星的觀測，科學家們能夠研究流星體在行星際介質中的動力學行為和分布，以及它們在地球大氣中的化學和物理過程，還可以探究行星形成、太陽系起源等有關課題。對流星雨的觀測，例如對獅子座流星雨的觀測，則為科學家們提供了研究彗星活動和太陽系內塵埃分布的機會。

定義

流星是固體物體從太空高速進入氣態大氣所產生的光和相關物理現象。流星現象涵蓋的物理過程有熱量的產生、沖擊波的形成以及物質的電離。流星現象能夠在任何具有足夠密集大氣層的行星或衛星上發生。

流星體

流星體是指太空巖石，其必須是自然形成且尺寸范圍大約在30微米至1米之間。該術語僅適用于仍在太空中的巖石。這一術語專指那些尚未進入地球大氣層的太空巖石。流星體主要來源于其他較大天體的殘骸，這些天體可能因碰撞或爆炸而破碎。流星體的來源多樣，包括彗星碎片、小行星殘骸，甚至可能來自月球及其他行星。流星體的成分也各不相同，有的是巖石構成，有的為金屬，還有的是巖石與金屬的混合體。

行星際塵埃

相比之下，那些來自行星際空間、尺寸通常小于流星體的粒子被稱為行星際塵埃。

隕石

當流星體在穿越大氣層后未完全蒸發并最終墜落到地表，這些物質被稱為石隕石。隕石的尺寸通常介于鵝卵石至拳頭大小之間。隕石可能類似于地球巖石，但它們通常有燃燒過的外表，看起來很有光澤。當隕石的外表面在穿過大氣層時熔化時，就會形成這種“熔殼（fusion crust）”。隕石主要分為三種類型：鐵質隕石、石質隕石和石鐵混合隕石。盡管大多數墜落地球的隕石為石質，但在墜落很久后被發現的隕石中，鐵質隕石更為常見。鐵質隕石因其密度較大，與地球巖石相比更易于區分。

流星煙霧

在流星體燃燒過程中，部分物質蒸發后會凝結成固體，這些凝結物即為流星煙霧。

火流星

火流星是一種亮度超過一般流星的天文現象。國際天文學聯合會（IAU）將火流星定義為亮度超過任何行星的流星（視星等4或更亮）。國際流星組織（IMO）則有更嚴格的標準，將火流星定義為在天頂觀測到的亮度為-3或更亮的流星。視星等達到-14或更亮的火流星稱為superbolide。火流星的持續時間通常很短，一般在幾秒內，亮度極高的火流星可能持續5到10秒。引起火流星的流星體直徑通常在1米以上，在大多數情況下會在與大氣摩擦過程中破裂，無法在穿過大氣層的過程中幸存下來形成隕石。火流星現象每年發生約40次。

流星余跡

流星體在穿越地球大氣層時，由于與大氣分子的劇烈摩擦產生高溫，導致其發光并最終燒毀。在燃燒過程中，流星體蒸發出的高能分子會強烈撞擊周圍氣體分子，引發電離現象。這導致流星軌跡上形成一條細長的高電離密度氣體柱，即流星余跡。流星余跡在形成初期直徑較小，電離密度極高，直徑通常在0.5至4.5米之間。隨著時間的推移，余跡逐漸膨脹擴散，電離密度降低，最終消失。流星余跡的壽命與其質量成正比，質量越大的流星余跡壽命越長，一般余跡壽命在幾秒至幾分鐘不等，最長可達數分鐘。

流星雨

流星雨是指地球在其軌道上與大量流星體(流星群)相遇時產生的現象。流星群通常由周期性彗星散布的質點或彗核瓦解后的碎片組成，它們的軌道與彗星相似。這些流星群通常源自特定的彗星，即流星雨的“母體彗星”（有些流星雨有其他天體的母體，但不是彗星）。例如，哈雷彗星每76年繞太陽運行一周，是獵戶座流星雨的母體。當彗星接近太陽時，會在太陽的熱作用下直接升華成粒子云，形成一片碎片云。隨著彗星繞太陽運行，其軌道上不斷積累碎片。若彗星軌道與地球軌道相交，地球每年都會穿過這片碎片云，這些碎片在地球大氣層中燃燒，形成流星雨。流星群隨著時間的推移會因碰撞和太陽輻射而擴散，年輕的流星群較為密集，而較老的流星群則與偶發流星相似。

輻射點

引發流星雨的流星體與它們的母體彗星具有相似的軌道，因此在進入地球大氣層時形成流星時，似乎源自天空中的一個特定點，這個點被稱為流星雨的“輻射點”。流星雨的光跡從輻射點向外散開，所有流星的反向延長線都相交于輻射點。流星雨的命名基于輻射點所在的星座。例如，當輻射點位于英仙座時，相應的流星雨被稱為英仙座流星雨。

流星暴

當地球穿過彗星碎片云中一個非常異常密集的部分時，就會發生流星暴。無法真正知道流星暴何時會發生，但當流星暴發生時，有可能在一兩個小時內每小時看到數千顆流星。

命名

英文單詞“meteor”（流星）的起源可以追溯至中古英語的“metheour”，進一步追溯到中古法語的“meteore”和中世紀拉丁語的“meteorum”。這個詞根來自希臘語的“meteōron”，意為“高處之物”，由前綴“meta-”（意為“在...之上”）和“-eōros”（源自動詞“aeirein”，意為“升起”）構成。在15世紀晚期，“meteor”一詞首次出現，用于指代“任何大氣現象”，這一用法源自中古法語的“meteore”（13世紀）和中世紀拉丁語的“meteorum”（主格形式為“meteora”）。希臘語中的“ta meteōra”指的是“天體現象，天上之物”，是“meteōron”的復數形式。形容詞“meteōros”意為“高處的，從地面升起的，懸掛的”，由“meta”（意為“通過”）和“-aoros”（意為“升起的，被舉起的，懸浮在空中的”，與動詞“aeirein”相關，源自PIE詞根*wer-“升起，舉起，懸掛”）組成。“meteor”的“流星”這一特定含義，即“天空中的火球，流星”，最早出現在1590年代。

流星在中國古代記載中也被稱做奔星或飛星，根據流星的顏色、亮度、尾跡長度、大小等分類，它又被分為天保、地雁、天雁、頓頑、解銜、大滑等。另有枉矢、天狗、營頭等與流星相類的天象。

流星雨的命名規則

流星雨的命名規則分為兩個階段。第一階段針對新發現的流星雨，由流星數據中心（MDC）根據提交日期分配臨時編號，格式為：前綴M、四位數年份、表示月份的字母（A至P）、以及該月內提交順序的數字。例如，2022年8月下半月提交的首個流星雨將被編號為M2022-Q1。

第二階段適用于已確認的流星雨，它們將獲得包含前綴M、IAU MDC數字代碼和由發現者提議的獨特名稱的最終編號。所有提議的名稱將由IAU流星雨命名工作組評估，最終編號和名稱由IAU正式批準。

發現

早期觀測

在古代，流星的觀測常被視為重大事件的征兆，尤其在羅馬和希臘文化中，流星被賦予了不祥的寓意。例如，公元前44年，一顆流星的出現被解釋為對尤利烏斯·凱撒神化的崇敬，這一事件記錄在羅馬帝國的硬幣上。羅馬歷史學家卡西烏斯·迪奧提到了公元前30年的“流星雨”，這可能與英仙座流星雨有關。基督教傳統中，英仙座流星雨與圣勞倫斯的殉道相聯系。

古代天文學家，包括巴比倫和埃及的學者，對流星進行了詳細記錄。在亞洲，尤其是中國、日本和韓國的歷史文獻中，流星的觀測記錄尤為豐富。中國古代的《晉書·天文志》對流星進行了分類，并描述了其特征，如顏色、亮度和尾跡。有些記錄中還描述了流星的聲音。《春秋》記載了公元前687年的天琴座流星雨，這是已知最早的流星雨記錄。《宋書·天文志》則詳細描述了水瓶座流星雨的觀測情況，包括流星的大小、顏色、亮度、方位和聲響等。國古代的流星雨記錄多達數百次，為研究流星雨的輻射點、周期和軌道變化提供了珍貴的歷史資料，同時也為研究流星群與彗星之間的關系提供了重要依據。

約公元前 357 年，亞里士多德在其著作《氣象學》中提出了關于流星起源的理論，認為流星現象發生在大氣上層，位于月下區域（即第一天球以下的區域），是由被點燃的蒸汽產生的。他將各種氣象現象（即雨、風、雪、地震、流星、閃電等）歸因于地球產生的不同“氣質”的蒸氣，這些蒸氣根據其熱、干、冷、濕的性質在亞月區域（即月球以下區域）中找到其位置。亞里士多德將流星分為三種類型，根據其外觀和燃燒過程中蒸氣的分布及數量進行分類。他的理論在古典時期和中世紀的歐洲被廣泛接受。

直到13世紀，亞里士多德的理論開始受到挑戰，人們開始考慮流星留下殘留物的可能性。威廉·卡克斯頓在1480年出版的《世界之鏡》中提到，如果能確定流星的地面軌跡，就有可能在其路徑上找到灰燼或膠狀殘留物。這一觀點標志著對流星起源理解的轉變，逐漸從單純的燃燒理論轉向考慮物質轉化和殘留物的存在。這一轉變為后來對流星起源的現代科學理解奠定了基礎。

快速發展

尼古拉·哥白尼的日心說和艾薩克·牛頓的《自然哲學的數學原理》，這些理論為后續的天體運動研究奠定了基礎。埃德蒙多·哈雷（Edmond Halley）是最早提出流星可能來自太空的科學家，他在1676年對一顆流星的高度進行了研究，推測其可能在大氣層之上，并計算出其速度遠超地球自轉速度，推測其可能與地球繞太陽的速度有關。盡管如此，哈雷在1719年改變了觀點，回歸了亞里士多德的理論。普林格爾(Pringle)在1759年分析了1758年大流星的觀測記錄，認為流星有自己的運動軌跡，而不僅僅是地球的影響。

黎頓郝斯（Rittenhouse）在1786年計算了1779年觀測到的流星高度，并提出了流星可能來自地球大氣之外的觀點。1799年的流星雨和石隕石事件，以及1790年法國阿讓的隕石墜落，都為流星和隕石的外星起源提供了證據。克拉德尼（Chlandi）在1794年的研究支持了這一觀點。本岑貝格（Benzenberg）和布蘭德斯（Brandes）在1800年的觀測計劃首次確定了流星的高度，霍華德（Howard）在1802年的分析也支持了隕石非地球起源的結論。盡管如此，流星和隕石的外星起源直到多年后才被普遍接受。

1799年和1833年的流星雨事件引起了廣泛關注，尤其是1807年康涅狄格州韋斯頓的隕石墜落，由本杰明·西利曼（Benjamin Silliman）研究，他基于化學成分判斷隕石非地球起源。丹尼森·奧爾姆斯特德（Denison Olmsted）通過收集公眾報告，發現了獅子座流星雨的周期性，并與愛德華·赫里克（Edward Herrick）合作，確定了其他季節的流星雨，如天琴座流星雨、英仙座流星雨和仙女座流星雨。

19世紀中葉，流星雨的動力學研究取得了顯著進展。赫伯特·安森·牛頓（Herbert Anson Newton）通過分析歷史數據，證實了獅子座流星雨的周期性，并預測了下一次大爆發。柯克伍德(Kirkwood D.)提出了流星雨是古代彗星碎片的理論，這一理論在1872年仙女座流星雨的觀測中得到了證實，從而確立了流星與彗星之間的聯系。這一發現標志著流星研究的一個重要里程碑，為理解流星的起源和運動提供了新的視角。

現代觀測

19世紀，攝影技術的發展使得捕捉這些短暫現象成為可能。1858年，烏瑟伍德(Usherwood)拍攝到了第一顆彗星的照片，而流星攝影則在1886年由韋尼克(Weineck)在布拉格和德累斯頓的實驗中誕生。隨著攝影技術的改進，天文學家能夠更準確地測量流星的速度和軌跡，如埃爾金(Elkin)的自行車車輪方法和傾斜鏡法。

20世紀初，斯坦利·海(Stanley Hey)在第二次世界大戰期間發現流星會影響無線電傳播，這導致了射電流星科學的誕生。戰后，軍用雷達設備被用于民用，使得曼徹斯特大學的天文學家能夠在喬卓爾·班克天文臺(Jodrell Bank)開始流星研究。雷達技術的發展使得科學家能夠探測到更小的流星體，并且能夠在白天和夜間工作，極大地擴展了觀測范圍。

隨著技術的進步，射電天文學開始測量數千顆流星的速度和軌道，發現大多數流星并非來自星際空間。然而，隨著計算能力的提升，科學家們能夠模擬流星流的演化，揭示了彗星內部結構的新信息。這些進展不僅增加了對流星物質軌道和強度的理解，也為彗星研究帶來了新的視角。

形成原因

流星是由流星體穿越地球大氣層時產生的一道光線和相關物理現象。流星體是圍繞太陽運行的巖石或鐵塊，通常由小行星碰撞產生的巖石碎片構成。彗星在繞太陽運行時也會釋放塵埃和碎片，形成流星體。當流星體飛近地球時，受地球引力的吸引，會高速落入地球大氣層，與大氣產生激烈摩擦而生熱，周圍的氣體因此發光，形成流星。

流星雨是地球在穿越流星群時產生的天文現象，這些流星從天空中的一個特定點（輻射點）向外散開，形成光跡。流星群通常由周期性彗星散布的質點或彗核瓦解后的碎片組成，它們的軌道與彗星相似。這些流星群通常源自特定的彗星，即流星雨的“母體彗星”（有些流星雨有其他天體的母體，但不是彗星）。當彗星接近太陽時，太陽的熱輻射會剝離其表面物質，留下大量流星體在其軌道上，形成多個流星流。地球穿越這些流星流時，數千流星體進入大氣層，產生流星雨。

火流星實際上是較大的流星，由流星體進入地球大氣層并燃燒形成。例如，2003年3月被稱為“芝加哥火球”的事件，是由一個約1至2米寬的行星際巖石造成的。在進入大氣層時，它加熱并最終分裂成約500個碎片。造成火流星的流星體直徑可能超過一米，但通常不足以完整的穿越大氣層，大多數情況下會在穿越大氣層的過程中爆炸分裂。在大氣層中爆炸的火流星在技術上被稱為“火球（bolides）”。

性質與特征

物化性質

許多流星體通過大氣時會碎裂,并且在很低的壓力下就破碎。這種現象說明,它們是易碎的和多孔的松脆物體,而且密度較低(平均密度每立方厘米只有十分之幾克)，可能屬于彗星物質，這類流星體稱為彗星流星體。從流星的光譜來看，還有另外兩類流星體:一類由碳質球粒隕石構成,稱為碳質球粒隕石流星體:另一類由堅硬的一般球粒隕石構成,稱為一般球粒隕石流星體。以上三類在火流星中各占1/3,而在拍攝到的暗弱流星中，僅有彗星流星體和碳質球粒隕石流星體幾平沒有一般球粒隕石流星體。不同種類的流星體貫穿大氣的能力不同。彗星流星體的貫穿能力很低。它們通過大氣后,可能碎裂為更小的質點。

在流星頭部的光譜中，發現了下列中性原子譜線、、、、、、、、、和；還有元素一次電離譜線:、、、和。流星光譜隨流星體的速度和流星的亮度而變化。的H和K線是快速流星的主要特征，、和的譜線是慢速流星的主要特征。

大小：流星體的尺寸差別較大，從塵埃微粒到極大的固體塊。尺寸和質量很大的流星體比較少見。尺寸小的流星用肉眼觀察不到，但用雷達仍可探測到。小的流星盡管用肉眼觀察不到，但卻是流星分布的主要部分。盡管有些流星采用現有的雷達無法探測，但可以觀測到它們在電離層的聚集效應。大多數可見流星的流星體直徑在1毫米至1厘米之間。而一顆直徑為0.5毫米、重量僅為0.00006克的流星體造成的流星視星等為+5，在黑暗的天空中肉眼幾乎難以察覺。

結構：英國天文學家弗雷德·霍伊爾認為，一般肉眼可見的流星，密度都驚人的低，差不多是水的密度的二十分之一，這樣的流星體即使是固體，也是多孔性的結構，與石隕石（密度3～4克）和隕鐵（密度8克左右）完全不同。許多流星體通過時會碎裂，并且在很低的壓力下就破碎，這種現象也說明它們是由易碎的和多孔的松脆物質所組成。

質量：從流星的光度和運動的能量可以推定流星體的質量，視星等相當于一等亮星（在標準距離100公里看到的）的流星，流星體的質量是二十分之一克，6等亮度的流星其流星體的質量是一百分之一克。

速度：流星體的地心進入速度從 11 到 72 千米/秒不等，分別取決于地球的逃逸速度（11 千米/秒）和地球圍繞太陽旋轉的速度（30.3 千米/秒）以及太陽系的逃逸速度（42 千米/秒）。流星體與大氣分子的高速碰撞導致其動能迅速轉化為電離和激發，形成可見的流星軌跡。這些軌跡直徑通常小于1米，但長度可達數十公里。在傍晚或地球的后緣，流星體必須趕上地球大氣層才能形成流星，而且速度往往很慢。在早晨或地球的前緣，流星體可以與大氣層正面碰撞，而且速度往往很快。

高度：大多數流星發生在稱為熱層的大氣區域。這個“隕石區域”位于海拔約80公里至120公里之間。這只是一個一般準則，因為非常快的流星可能首先在這個高度以上可見，而緩慢而明亮的流星可能會穿透這個帶以下。

發光：當流星體進入地球大氣層時，它們與大量空氣分子發生碰撞。這些碰撞會剝落流星體的外層，產生鈉、鐵和鎂原子的氣態。在隨后的碰撞中，電子被撞擊至原子核周圍更遠的軌道。當電子回落至其基態位置時，會釋放出光能。這一過程與氣體放電燈中的發光原理相同。

流星的顏色:流星的顏色是由流星體的金屬原子發出的光（藍色、綠色和黃色）以及空氣中的原子和分子發出的光（紅色）引起的。金屬原子發出的光很像我們的鈉放電燈：鈉（）原子發出橙黃色光，鐵（）原子發出黃光，鎂（）發出藍綠色光，電離鈣（）原子可能會添加紫色調，而大氣中的氮（）和氧原子（）分子會發出紅光。流星的顏色取決于占主導地位是金屬原子發出的光還是空氣等離子體發出的光。

流星的聲音:流星在大氣上層產生的聲波，如音爆，通常在流星的可見光消失后數秒才到達。在某些情況下，如2001年的獅子座流星雨，人們報告聽到了與流星同時發生的“噼啪”“嗖嗖”或“嘶嘶”聲。這些聲音可能由流星的離子尾流與地球磁場相互作用產生，形成無線電脈沖。隨著尾跡消散，釋放出的電磁能量在音頻頻率達到峰值，足以引起導電材料的振動。盡管實驗室研究支持這一機制，但現場測量尚未證實。1998年在蒙古進行的控制條件下的錄音支持了這些聲音真實存在的觀點。

流星通常不產生可聽聲音，除非它們非常明亮，如獅子座流星雨中的火球，這些流星在高空中產生的音爆有時可以被聽到。如果流星體的顆粒大于空氣分子的平均自由程，會在其前方形成高馬赫數的沖擊波。在極少數情況下，這種沖擊波深入大氣層足夠深，以至于可以被聽到，聲音類似于遠處的飛機音爆。

余輝：余輝是流星路徑上金屬原子（、、）持續發射的光。余輝會持續幾秒鐘。

瞬現余跡：瞬現余跡是流星頭部后面的短暫光芒。瞬現余跡主要是由中性氧原子的綠光引起的。喚醒持續 1-10 秒。瞬現余跡眼睛不能分辨但是可以用照相的方法記錄。

久現流星余跡：久現流星余跡是指流星余輝褪去后，在流星的路徑上仍然存在的久現流星余跡。久現流星余跡可持續 1-30 分鐘（通常為 4-6 分鐘），視亮度為 +4 至 +5 等。這些久現流星余跡的光學光來自（鈉）和（鐵氧），是氧原子和臭氧分子在鈉原子和鐵原子的催化下發生的氣輝式化學反應。持續時間足夠長，可以用望遠鏡研究流星的軌跡。高層大氣的風會扭曲流星余跡的形狀。

塵埃余跡：流星不僅會發出耀眼的光芒，還會留下塵埃余跡，部分塵埃還可能會燃燒起來。塵埃余跡類似于煙柱，可以持續幾個小時。塵埃余跡可以推測出高層大氣的風向和風速。

化學性質

加拿大學者米爾曼，根據到1955年為止所得到的155顆流星光譜的資料，認證出流星中有如下中性原子：氫、氮、氧、鈉、鎂、鋁、硅、鈣、鉻、錳、等；有如下電離原子：鎂、硅、鈣、鐵等。

特征

流星掠過空中，會發出大量的光和熱，它會使周圍的氣體電離，并很快擴散形成以流星軌跡為中心的柱狀電離云，這就是所謂的“流星電離余跡”。流星電離余跡具有反射無線電的特性，這些射電回波不僅能用來探測流星路徑及判斷流星雨的輻射點，還可以進行遠距離通信。

研究人員通過估算不同輻射流量密度的流星發生率，并考慮視場范圍、設備靈敏度等限制因素，最終計算出，在70至100MHz，流星自發射電輻射的譜指數上限為-3.7。

分類

按照周期性的不同，流星可以分為偶發流星和流星體。有的流星是單個出現的，在方向和時間上都很隨機，也無任何輻射點可言，這種流星稱為偶發流星。流星雨與偶發流星有著本質的不同，流星雨的重要特征之一是所有流星的反向延長線都相交于輻射點。偶發流星每天都會產生，發生的天區和時間都具有隨機性，而流星雨通常由周期性彗星散布的質點或彗核瓦解后的碎片所引發具有時間上的周期性，有些可以科學地預測，因此流星雨也被稱做周期流星。

有些流星在很短的時間里變得非常亮，被稱為火流星(Fireballs)，這種明亮的火流星通常出現在100km以下的高度。大多數可見的流星出現在90～120km的高度，稱為可視流星(Meteor)。尺寸小的流星用肉眼觀察不到，但用氣象雷達仍可探測到，稱為無線電流星。小的流星盡管用肉眼觀察不到，但卻是流星分布的主要部分，稱為微流星。盡管有些流星采用現有的雷達無法探測，但可以觀測到它們在電離層的聚集效應。

偶現流星

偶現流星，即那些不隨特定流星雨出現的零星流星，其觀測受到多種因素的影響。一個目視觀測者夜晚平均每小時可看到10顆偶現流星。在無光污染和無月光的夜晚，使用望遠鏡觀測時，偶現流星的可見數量會增加。通過對大量觀測數據的統計分析，可以得出以下結論：

這些觀測結果可以通過地球的運動來解釋。流星體在地球周圍的空間分布相對均勻，但由于地球的自轉和公轉，后半夜（尤其是黎明前）地球迎面而來的流星體速度較快，導致可見流星數量增加；而前半夜，流星體從地球后方追來，速度較慢，因此可見流星數量較少。在秋季，地球公轉偏向赤道北，北半球觀測者在地平線上方遇到的流星體較多且速度較快，流星出現率較高。而在春季，地球公轉偏向赤道南，北半球觀測者在地平線下方遇到的流星體較少且速度較慢，流星出現率較低。

流星雨

流星雨是地球在穿越流星群時產生的天文現象，這些流星從天空中的一個特定點（輻射點）向外散開，形成光跡。流星群通常由周期性彗星散布的質點或彗核瓦解后的碎片組成，它們的軌道與彗星相似。隨著時間的推移，這些碎片會因相互碰撞和太陽輻射效應而逐漸散開，最終成為偶現流星。年輕的流星群較為密集，而年老的流星群則與偶現流星相似。

流星雨通常以輻射點附近的星座命名，如英仙座流星雨、獅子座流星雨、寶瓶座流星雨和獵戶座流星雨等。這些流星雨每年在特定時間發生，由相應的彗星（如斯威夫特·塔特爾彗星、坦普爾－塔特爾彗星、哈雷彗星和恩克彗星）產生的碎片在地球大氣層中燃燒形成。流星雨的強度可以從每小時幾顆到數千顆不等，有時甚至會出現流星暴，即每小時超過1000顆流星。

流星雨的觀測不僅為天文愛好者提供了壯觀的天文景觀，也為科學家提供了研究彗星和太陽系塵埃的機會。通過攝影和雷達觀測，科學家已經發現了大約2000個流星雨，并且證實了一些流星雨與活動彗星的軌道有直接關聯。例如，獅子座流星雨與坦普爾-塔特爾彗星有關，而雙子座流星雨則與小行星法厄同（Phaethon）有關，后者可能是一顆曾經活躍的彗星的殘骸。

火流星

火流星是一種亮度超過一般流星的天文現象，其亮度足以在距離地平線約100公里的高度被觀測到。國際天文學聯合會（IAU）將火流星定義為亮度超過任何行星的流星（視星等4或更亮）。國際流星組織（IMO）則有更嚴格的標準，將火流星定義為在天頂觀測到的亮度為-3或更亮的流星。這一定義考慮了觀測者與地平線附近流星的距離差異。例如，一顆在地平線上方5度的-1等流星，如果觀測者位于其正下方，其亮度將被視作-6等，因此被歸類為火流星。視星等達到-14或更亮的火流星稱為superbolide。

火流星是一種罕見但全球頻繁發生的天文現象。盡管大流星事件幾乎每日發生，但個人目睹的機會極為有限。火流星可能在任何時間出現，包括白天或多云的夜晚，尤其是在海洋或人跡罕至地區上空。觀測者若不在戶外或未面向正確方向，即使火流星經過上空也可能錯過。

美國流星協會記錄的火流星數量逐年增加，每年可能有超過50萬個火流星事件，但大多數未被注意到，因為許多發生在海洋上空或白天。歐洲火流星網和美國航空航天局的全天空火流星網能夠探測和追蹤許多火球事件。

國際流星組織（IMO）高度重視火流星觀測數據，用以確定火流星的起源并尋找可能的隕石。火流星的亮度是其主要特征，通常比天空中除太陽和月亮外的所有天體都要亮。火流星的持續時間通常很短，一般在幾秒內，亮度極高的火流星可能持續5到10秒。超過10秒的持續發光通常表明觀測對象可能是衛星或其他飛行器。

天頂亮度的計算公式為，其中M是天頂亮度，m是視亮度，h是地平線上的高度。無線電火流星通過前向散射方法捕獲，其回聲持續時間超過10秒，但其視亮度無法直接從回聲持續時間確定。

有時候，火流星鋼出現時是藍色或綠色的，而在進入稠密的大氣低層時則變成了缸色。在大多數情況下，火流星頭部顯示出眩目的白光，而尾部由于是急速冷卻的煙霧和飛濺的流星碎片，呈現一片缸光。

觀測與探測

目視觀測

目視觀測在流星天文學中占據核心地位，盡管現代技術如攝影和視頻設備的應用不斷增加，但目視觀測仍然是分析流星活動的關鍵方法。觀測者需要考慮多個關鍵因素，在北半球，下半年是偶發流星活動較為集中的時期，而南半球則在上半年，尤其是在一月和七月初。在一天中，夜晚尤其是在晨曦前，是流星最容易被觀測到的時段。在活躍的主要流星雨期間，如象限儀座、天琴座、寶瓶座、南寶瓶座、英仙座、獵戶座、獅子座、雙子座和小熊座流星雨，觀測者有機會目睹比平時多十倍的流星。這些流星雨的最佳觀測時間通常在清晨，特別是在十二月十四日和八月十二日等特定日期。

為了最大化觀測效果，應選擇光污染較少的地點，如鄉村地區，并確保觀測環境足夠黑暗以避免月光干擾。觀測者應使用舒適的躺椅，并在觀測前保持清醒，必要時可小憩以保持精力。除了在流星活動高峰期觀測，觀測者還可以在其他時間觀測次要流星雨，這有助于發現罕見的流星事件或新的流星活動。目視觀測者應至少連續觀測1小時，詳細記錄流星的類型、出現時間、亮度、極限星等以及速度和顏色等特征，以增進對流星活動的理解。

望遠鏡觀測

望遠鏡觀測流星是一種不依賴于特定流星雨的觀測方式，適合在任何晴朗且黑暗的夜晚進行。在沒有主要流星雨的時期，尤其是在每年的前六個月的早晨，觀測者更有可能發現意外的流星雨。對于初學者，選擇在流星活動較多的時期，如九月或雙子座流星雨期間開始觀測，可以增加觀測的趣味性和實踐機會。隨著經驗的積累，望遠鏡觀測者每小時觀測到的流星數量會逐漸增加。

望遠鏡觀測對天空條件非常敏感，因為其狹窄的視野導致觀測到的流星平均亮度較低。因此，應避免在黎明或月亮明亮的時期觀測，以免受到大氣消光的影響。在特殊情況下，如可能的流星雨爆發，觀測者可能會選擇在這些時段進行觀測。在云層破碎的情況下，即使肉眼觀測受限，望遠鏡觀測仍然可以繼續。

流星活動在黃昏至黎明期間逐漸增強，因此晚些時候的觀測時段可能會觀測到更多流星。觀測地點的選擇至關重要，應選擇遠離人工光源的黑暗地點，以減少光污染。在城市中，這可能需要前往鄉村地區。為了保護眼睛適應黑暗，可以使用外套、暗色布料或橡膠眼罩，并與鄰居溝通以減少光污染。

觀測前的準備工作包括確保舒適度，使用舒適的座椅、保暖衣物和遮蓋物以保持溫暖和干燥。觀測設備應包括已安裝的望遠鏡、精確的手表。在選擇觀測圖表時，應考慮到望遠鏡視野的局限性，精心規劃觀測區域。對于不同速度的流星，觀測區域應距離輻射點不同的角度，以優化觀測效果。在觀測前，應在星圖上標記實際輻射點位置，并考慮輻射點的漂移。同時，檢查黎明、輻射點高度和月亮的升起/落下時間，根據這些信息規劃觀測。在觀測現場，應保持警惕，避免強光，確保眼睛充分適應黑暗，并熟悉在完全黑暗中使用錄音設備。在開始觀測前，應記住輻射點位置、視野內星星的星等以及確定極限星等的區域。

攝影觀測

數碼單反相機（DSLR）極大地提高了流星攝影的效率，其快速的曝光時間和即時性為觀測者提供了實時調整設置的便利。盡管鏡頭選擇的原則在膠片時代已經確立，但數碼傳感器的線性光探測特性使得曝光時間通常不超過一分鐘，而膠片攝影可能需要更長的時間。在DSLR上，ISO設置主要作為增益控制。在暗夜條件下，中等快速鏡頭配合ISO 1600可以在60秒內捕捉天光，而廣角和慢速鏡頭適合進行更長時間的曝光。

相機的選擇應考慮其長時間曝光能力和在黑暗環境中的操作便利性。鏡頭的選擇應注重快速性和清晰度，通常在15mm至80mm的焦距范圍內，可以通過E值（E = d2 / f）來評估其性能。在寒冷環境中，應采取措施防止鏡頭結露，如使用電熱絲加熱。盡管膠片攝影已被數碼攝影所取代，但在特定情況下，高感光度膠片（如ISO 3200/36）仍可用于流星攝影，曝光時間通常在10到15分鐘，但在極暗條件下，30分鐘的曝光也能取得有效結果。流星出現時，應盡快結束曝光以避免圖像干擾。

大流星巡邏攝影通常采用廣角或魚眼相機，并使用中等感光度膠片（ISO 200/24）進行長時間曝光，以捕捉罕見的大流星事件。這種觀測方式在網絡化觀測中尤為重要，有助于確定大流星軌跡和可能的隕石墜落點。

視頻觀測

視頻觀測是流星科學研究中的先進技術，起源于20世紀70年代，由專業天文學家和業余愛好者在日本（1986年）和荷蘭（1987年）首次采用。如今，業余愛好者的視頻觀測已達到半專業水平。視頻觀測結合了視覺和望遠鏡觀測的優勢，能夠精確確定流星的時間、位置、亮度和速度等參數，甚至獲取光曲線和流星光譜等特殊特征。盡管視頻觀測的定位精度不如攝影，但其記錄的流星數量遠超任何照相相機，尤其是在記錄微弱流星方面。

視頻觀測系統主要由快速鏡頭、圖像增強器和攝像機組成。圖像增強器是系統的核心，應具備高增益、大光電陰極直徑和低噪聲。目前有三代增壓器可供選擇，第二代和第三代增強器因其高增益和低失真特性而受到青睞。視頻系統分為廣角、標準和伸縮式三種類型，分別適用于不同的觀測需求。廣角系統視場直徑超過40°，標準系統視場在40至20°之間，伸縮式系統視場小于15°。攝像機的選擇應基于與圖像增強器的兼容性，CCD視頻模塊是常見選擇。

視頻流星的分析分為兩個階段：首先在錄像帶上識別流星，然后測量其基本屬性。雖然大部分分析工作曾需手動完成，但現在已有MetRec、MeteorScan等軟件包實現全自動分析，這些軟件不僅用于流星探測，還能進行實時數據分析。AstroRecord軟件則用于視頻流星的精確離線測量。自1999年3月以來，MetRec已成為德國自動視頻流星相機網絡的基礎，該網絡在晴朗夜晚持續運行。

火箭觀測

為了深入探究行星際空間中的流星體及其對人造衛星和宇宙飛船的潛在影響，蘇聯在1958年發射的第三顆人造衛星以及1959年發射的第一枚洲際火箭，以及隨后發射的一系列考察火箭上，均裝備了專門的流星觀測記錄設備。這些設備的核心功能是利用壓電元件將撞擊其表面的流星體的動能轉換為電能，并記錄下這些數據。通過無線電遙測系統，這些記錄被轉換成信號并傳輸回地面。這種研究方法對于使用雷達難以探測到的微流星（直徑通常為幾個微米）尤為重要。

觀測數據揭示，在距離地面140至300公里的高空區域，質量約為十億分之一克的微小塵粒大約每隔數小時才會與火箭表面發生一次碰撞。這一發現表明，流星或微流星對人造衛星和宇宙飛船構成的威脅相對較小。

分光觀測

分光觀測流星的歷史始于1864年，當時A.S.威廉·赫歇爾首次通過目視方法觀測到流星光譜。隨后，天文學家們發現流星核和余暉的光譜特征存在差異，流星核的光譜通常是連續的，而流星余暉的光譜較淡。流星核光譜中，鈉的黃色譜線和鎂的綠色譜線尤為顯著。1885年后，目視分光法被照相方法取代，但直到1931年米耳曼在美國哈佛大學天文臺開始系統研究，才取得了顯著進展。他通過安裝物端棱鏡，成功拍攝到多張流星光譜照片，并將流星光譜分為Y類（含電離鈣的H和K譜線）和Z類（不含這兩條譜線）。后來，又增加了X類，以區分鎂的紫外譜線強度。

截至2003年，已積累了超過100張流星光譜，確認了鐵、鎂、鉻等元素的譜線。流星光譜中未發現空氣、氧和氮的譜線，且激發溫度較低，這與鐵光譜的激發溫度相符。流星的連續光譜可能由高溫氣體發射和黑體輻射組成，證實了法布里關于流星光來源的理論。流星光譜的不同類型可能與流星體的組成和激發程度有關，盡管鈣在石隕石中含量較高，但并非所有Y類光譜都來自含鈣的隕石。馬耳采夫發現流星出現的高度和地心速度之間存在關系，這可能影響激發情況。流星余暉的光譜，自1866年以來被觀測，但其資料較少，可能與高層大氣中的氮余暉現象相似，表明流星體在稀薄大氣中可能長時間保持激發狀態。

無線電觀測

無線電流星散射觀測是一種利用流星軌跡反射無線電波的技術，它允許觀測者接收到遠至2000公里外的無線電信號。這項技術通過計算機自動化觀測系統，觀測者能夠更精確地記錄流星事件。

無線電流星散射觀測的原理是，當流星進入大氣層時，其軌跡能夠反射遠處發射器的無線電波，使得接收器能夠捕捉到這些信號。這種反射可以持續很短的時間，通常與流星的物理特性有關。為了從這些觀測中提取流星的物理數據，如速度、質量和流星流成員身份，需要依賴于理論模型。盡管經典理論主要關注背向散射，但前向散射的幾何特性也已被納入考慮。此外，全波理論和射線追蹤技術等數值方法也被應用于處理觀測數據。

流星軌跡的反射特性是鏡面的，這意味著發射器和接收器之間的幾何關系決定了信號的接收。這種反射通常發生在軌跡的特定部分，而且只有當軌跡適當定向時，才能在接收器處產生可檢測的信號。在火腿電臺流星觀測中，常用的發射器包括FM廣播電臺、電視臺和業余信標。

流星信號的類型取決于軌跡中自由電子的密度。欠密軌跡對應于暗淡的流星，而過密軌跡則對應于更亮的流星。欠密流星的信號通常短暫且遵循鏡面規則，這使得它們在流星流觀測中非常有價值。過密流星的信號則可能持續較長時間，但由于軌跡的扭曲，其信號可能變得不可預測。

軌跡的擴散和奧古斯丁·菲涅耳振蕩是影響信號接收的兩個重要因素。軌跡擴散導致離子密度分布變化，而菲涅耳振蕩則與軌跡上不同點的相位差有關。這些現象對于理解流星軌跡的物理特性至關重要。在上層大氣中，強風可能導致流星軌跡扭曲，從而影響無線電波的反射。這種風切變現象可能導致多個反射點的出現，使得信號接收變得復雜。為了準確地還原觀測數據，需要對這些現象有深入的理解，并利用適當的理論模型。

觀測價值

流星科學涵蓋了流星體的動力學、來源和分布，以及它們在行星際介質和地球大氣中的化學成分和物理過程以及流星體對空間天氣的影響、對空間技術的危害，以及石隕石、微流星體和行星際塵埃的實驗室研究。

天文學

而天文學研究上，觀測流星體具有重要意義。首先，從彗星角度，流星體的碎片具體來自彗星何處尚且不知，面對分裂的動力學細節還存疑惑，需要等待更多觀測數據的積累才能得知。其次，從太陽系角度，觀測流星體可以得到新的研究啟發。與飽經風霜的行星相比，流星體和隕石只是碎片，它們自形成之初沒經歷什么演化，顯得非常的“原始”，通過觀測它們可以更好地探究行星形成、太陽系起源等有關課題。

太陽系天體質量分布

觀測流星可以揣測太陽系大小天體質量分布情況。圖為利用雙站觀測得到的不同流星體的質量（對數）與流量的關系圖，實線和虛線是兩個模型的導出結果，圓點是觀測結果。

預防風險

從預防風險角度，監測流星可以幫助科學家了解近地空間環境。雖然流星對生活在地面上的人不會造成直接危害，但因流星體速度極高，對太空中的航天器容易構成威脅。故對流星規律性的研究，可幫助人造物避開碎片密集的區域。

學術研究

流星體進入地球大氣層時引發的物理過程，包括聲、光、熱和電磁現象，為地球大氣的物理特性研究提供了重要數據，對地球物理學具有深遠影響。此外，流星電離余跡對無線電波的散射效應已被應用于實現遠距離無線電通信，這種通信方式不受太陽活動干擾，對國家安全和經濟發展具有戰略意義。

對流星體在地球附近、太陽系空間以及銀河系空間的分布、運動和發展的研究，對于揭示太陽系起源和天體演化過程至關重要。研究行星際空間中流星體的尺寸、質量、分布和運動規律，對于保障宇宙航行安全和推動太空探索具有顯著的現實意義。

天文學家們通過分析攝影流星和無線電流星的速度分布，揭示了太陽系中流星體運動的復雜性。攝影流星的速度分布特征為兩個峰值，分別位于20-40千米/秒和60-70千米/秒，這與無線電流星的分布形成對比，后者的速度峰值更高且分布更集中。這種速度分布的差異性體現了流星體在太陽系內運動的多樣性。研究發現，產生亮度大于3等的流星的大型流星體，其軌道半長軸平均約為5天文單位（AU），而產生亮度在-3到+3等之間的小型流星體，其軌道半長軸則平均約為3 AU。隨著流星體質量的減小，其軌道尺寸也相應減小。在軌道離心率的分布上，雷達和攝影觀測均顯示，隨著離心率的增加，軌道數量有所上升。大型流星體的軌道離心率主要集中在0.85到0.90之間，而小型流星體的軌道離心率分布則更為廣泛。軌道近日點距離的分布顯示，雷達觀測在0.2到0.9 AU范圍內較為均勻，而攝影觀測則揭示了更為復雜的分布模式。在軌道傾角方面，雷達觀測顯示流星體軌道在整個范圍內幾乎均勻分布，而攝影觀測則顯示大型流星體傾向于小傾角軌道，小型流星體的軌道傾角分布則更為均勻。

通過對比攝影和雷達觀測數據，科學家們得以洞察流星體在太陽系中的運動模式。大型流星體的軌道特征類似于長周期彗星，而小型流星體則展現出更多樣化的軌道特性，包括接近圓形的軌道和大傾角軌道。這些研究成果對于理解流星體的起源、演化以及對宇宙航行的潛在影響具有重大意義。

科學家們通過對流星體在地球大氣中產生的沖擊波現象的研究，特別是流星體在大氣較低過渡流層中強烈消融時產生的沖擊波的研究，得以洞察沖擊波的生成機制、動力學過程，以及流星體周圍形成的水動力屏蔽層在沖擊波形成中的關鍵作用，但任然缺乏能夠精確模擬非連續流狀態下流星體強烈消融的流場和沖擊波形成的綜合模型。

重大事件

1799年獅子座流星雨

在1799年，一場壯觀的獅子座流星雨在美洲引起了科學家們的極大關注。當時，著名的德國科學家亞歷山大·馮·洪堡（Alexander von Humboldt）和他的同伴、法國植物學家艾梅·邦普蘭（Aimé Bonpland）正在委內瑞拉的庫馬納（Cumana）進行考察。他們記錄了這一事件，并將其廣泛傳播到科學界。據傳，類似的流星雨在1766年也曾在庫馬納上空出現。

洪堡詳細記錄了這一現象。在1799年11月12日凌晨2:30分，邦普蘭因頭部受傷仍在疼痛，于是走出戶外，享受清新的空氣。就在那時，他注意到從東方和東北方向升起了極其明亮的流星。他喚醒了洪堡，后者描述說：“天空中沒有一片區域，哪怕是三個滿月大小的空間，不被爆炸的流星（大流星）和流星填滿。”這些流星留下的光跡通常持續七到八秒。許多流星的核體大小與木星相當，從中射出明亮的火花。這場流星雨在四點鐘后逐漸消失，盡管在日出后的十五分鐘內，仍有流星被觀測到。

1833年獅子座流星雨

在1833年11月12日至13日的夜晚，地球經歷了一場極為壯觀的獅子座流星雨，其強度非常大。在波士頓地區估計每小時有約240000顆流星劃過天際，相當于一場普通流星雨的一半。這場流星雨的密集程度在美國各地被形容為“如同暴風雪中的雪花”，每秒鐘可達20顆。這一現象引發了公眾的恐慌，直到天亮，這些流星才逐漸停止。

觀測者們發現流星似乎從一個位于軒轅十二附近的點輻射出來，形成了一個傘狀的圖案。這一被稱為“輻射點”的發現，是19世紀最重要的天文發現之一，標志著流星天文學的誕生。在此之前，流星現象并未受到天文學家的重視，但1833年的這場流星雨改變了這一觀念，促使科學家們開始探索流星的起源。

通古斯大爆炸

1908年6月30日，西伯利亞地區上空發生了通古斯大爆炸，這是一次由石隕石引發的重大天體撞擊事件。目擊者描述了火球和巨響，以及由此引發的森林火災和樹木倒伏。由于事件發生在偏遠地區，直到1927年才有科學考察隊到達現場，確認了隕石爆炸造成的破壞。這次爆炸的能量相當于15兆噸三硝基甲苯，遠超過小男孩原子彈的爆炸力。科學家們推測，這次爆炸可能是由一顆直徑約50至100米的石質或碳質小行星引起的，這類物體平均每幾百年與地球發生一次碰撞。爆炸在大氣層中發生，產生了火球和沖擊波，但未留下明顯的撞擊坑。盡管爆炸產生的輻射能量足以點燃森林，但沖擊波迅速撲滅了火勢，導致森林被燒焦而非持續燃燒。美國航空航天局（NASA）已成立行星防御協調辦公室，并在DART任務中測試了應對未來潛在威脅的技術。

地球訪客

2019年，研究人員在美國國家航空航天局（美國航空航天局）的近地天體研究中心（CNEOS）目錄中發現了CNEOS 2014-01-08。數據顯示，2014年1月8日，這顆寬0.9米的流星以216000公里/小時的速度進入地球大氣層，其行進軌跡極為獨特，表明它可能來自太陽系外。此次，通過對巖石此前的路徑進行建模，并評估其與太陽系內行星引力之間的相互作用，研究人員證實：它的確來自太陽系外。研究人員表示，地球的星際訪客如此頻繁地現身可能意味著，35億年前在地球上萌芽的生命種子可能來自另一個恒星系統，分析它們可為研究遙遠恒星系統的化學組成提供新見解。

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定義

流星體