英仙座流星雨

英仙座流星雨（英文名称：Perseids）是以英仙座γ星附近为辐射点出现的流星雨，属于一种天文现象。^[4][5]是每年北半球最大的三大流星雨之一。一般在每年的7月17日至8月24日出现，于8月13日达到高潮。^[6][7]

英仙座流星雨源自于斯威夫特—塔特尔彗星接近太阳时散发出的尘埃，尘埃物质在其轨道附近形成一条碎片带，每当地球经过这一碎片带时，地球大气层与这些尘埃碰撞摩擦，进一步解体，在天空中形成流星雨。^[7]

英仙座流星雨是人类历史上最早有观测记载的流星雨之一，流量大且稳定，其群内流星速度较快，约为59km/s，且呈现蓝绿色，亮流星较多。一般情况下，英仙座流星雨的火流星都会相对提前到来，因此预报的极大当晚和之前的一晚都很适合观测。^[8]

古时候的人类，已经发现流星雨这一神奇的天象，并开始观测，英仙座流星雨是被最早被古人观测到的流星群之一，世界上关于英仙座流星雨最早的观测记录出自于中国古籍，可以追溯到东汉时期的公元36年。^[9]《后汉书•天文志》卷10记载：汉光武帝建武十二年（公元36年）6月，有“小流星百枚以上，四面行”。这是世界上有关英仙座流星雨的最早记载。之后，历经南朝、唐、五代、明清时期，一直到清德宗光绪年间，中国史书对英仙座流星雨的观测记录有32次。^[10]

英仙座流星雨在2000年前的中世纪，也被欧洲所观测记载。欧洲早期，因为在每年8月10日圣徒日的时候，英仙座会出现大量流星，英仙座流星雨被称作“圣劳伦兹之泪”。^[11]一直到近代，欧洲的科学家们开始系统地研究流量较大的英仙座流星雨，^[9]1835年由布鲁塞尔记录确认英仙座流星雨为周期性出现。1866年，意大利天文学家乔万尼•斯基亚帕雷利发现英仙座的轨道与彗星Swift-Tuttie(坦普尔-塔特尔彗星)的轨道极为吻合。据此推断英仙座流星雨是坦普尔彗星甩下的物质。乔万尼•斯基亚帕雷利是第一个把流星雨及其发源地联系在一起的天文学家。^[11]

英仙座流星雨是古老的流星群之一，中国古人早在东汉初期已经观测记载，而西方和日本的有关英仙座流星雨资料的历史部分，多数来源于中国史书。据中国学者不完全统计，自汉光武帝建武十二年（公元36年）首次观测英仙座流星雨记录以来，截止清光绪年三十二年（公元1906年），中国的观测记录有32次。^[12]

中国研究人员认为，中国古代于公元36年《后汉书》记录的流星雨是英仙座流星雨的最早记录，并且得到了日版学者长谷川一郎等人的确认；中国古代观测英仙座流星雨的亮度不用强弱表示，而是用大小描述，分为大、一般（中等）和小三种等级；中国古代记录英仙座流星雨的数量也分为三个等次，有的记载以“百余”“八十有五”“七十余”等相对明确的大致数目，有的用“不可计数”“不可胜数”“观者不能数”等极量数目，也有的用“众星交流”“星陨如雨”“流星如织”等笼统的说法。关于英仙座流星雨的活动方向，除了没有记载运动方向外，有记载的方向有“西面行”“向西南（包括南）”，以向西南方向的最多；中国古代记载的斯威夫特-杜（塔）特尔彗星可以补充西方记载的不足。^[13]

中国古代观测英仙座流星雨的记录最早，但其母彗星却是西方人最早发现的。1862年，美国天文学家路易•斯威夫特（Lewis Swift）和霍瑞思•塔特尔（Horace Tuttle）各自独立发现了英仙座流星雨的母彗星。正是这颗彗星，引发了一年一度的英仙座流星雨。因而以他两人的名字将这颗彗星命名为斯威夫特-塔特尔彗星。^[14]关于斯威夫特-塔特尔彗星的周期，中国和国际上的学者、天文学家都做过计算，但结果并不完全一致。中国学者根据古代文献的整理和计算，认为英仙座流星雨的极盛周期变幅在90~120年之间，预告下一次极盛周期应在120年左右^[13]；彗星的发现者美国天文学家路易•斯威夫特和霍瑞思•塔特尔认为，该彗星的周期是133地球年。预测下一次到达近地点应该在3044年。^[15]在斯威夫特-塔特尔彗星被正式发现后，当时对这颗彗星计算的周期大约是120年，并预测于1982年回归，但这颗彗星没有按照计算的时间回归。一直到1992年9月27日，日本的彗星专家内鹤彦再次发现了这颗彗星，再次计算这颗彗星的周期是133.7年，下一次回归将在2126年。^[16]

美国伊恩•里德帕斯著有《诺顿星图手册》列出了包括英仙座流星雨在内的主要流星雨的各种数值，主要有出现期的正常值和最多值，辐射点及已知日运动等数据。其中英仙座流星雨的出现期在每年的7月23日~8月20日，8月12日为最多，最多时的ZHR值为80。但闰年的情况会影响给出的流星雨日期，英仙座流星雨的活动高峰是8月11~12日，也可能是8月12日~13日。每年特殊的流星雨需要参考当年的天文年历。^[17]英国伊恩•里德帕在《恒星与行星》一书中，给出英仙座流星雨每小时的流星观测数值为80个。^[18]

英仙座流星雨，源自于斯威夫特-塔特尔彗星（坦普尔彗星）的尘埃和碎屑。^[19]当母彗星斯威夫特-塔特尔彗星运行到近日点时，从彗星喷发出来的气体同时带出不同大小尺寸的尘埃和沙粒。这些尘埃和沙粒停留在彗星轨道上，沿着彗星的轨道继续做着周期性的运动。尘埃的密集与其生成的时间成反比，越是古老的尘埃，密集程度越低。而极其古老的尘埃几乎均匀分布在彗星轨道一周，地球上每年几乎同一时期观测到的流星雨就是来自于这些超过1000年以上的古老的尘埃。斯威夫特-塔特尔彗星的周期大约为133年左右，新产生的尘埃非常密集，木星和土星的引力影响会让这些尘埃逐渐远离母彗星。此后，当这些尘埃到了地球轨道交叉点附近时，产生的流星数目就会增多。^[20]每年8月，当地球穿过这个彗星的公转轨道时，彗星尘埃或者岩石颗粒会高速坠入大气层。^[21]当这些尘埃进入大气层时，速度一致且处于平行状态，但因为透视变形的影响，人类在观测的时候，同一场流星雨看起来是从同一个点发出来的，这个点就是辐射点。^[19]

英仙座流星雨的活动时间段很长，每年一般从7月17日到8月24日，持续一个多月的时间。在8月13日前后，流星流量达到极大，每小时最大天顶流量可以达到110以上。^[6]

英仙座流星雨以每小时132000英里（59km/s）的速度传播。这比世界上最快的汽车快500倍。以这样的速度，即使是一点点尘埃在与地球大气层碰撞时也会发出鲜艳的光带。当它们飞过天空时，峰值温度可能达到 3000~10000华氏度。^[22]

年份英仙座流星雨活跃时段流星高峰期20248月12日 - 8月14日-^[23]20237月14日 – 9月1日8月13日^[24][25]20227月17日 – 8月24日8月12–13日（8月12日满月）^[26]20167月17日 – 8月24日8月11–12日（ZHRmax 150）^[22]20147月17日 – 8月24日8月13日（ZHRmax 68）（8月10日满月）^[27]20137月17日 – 8月24日8月12日（ZHRmax 109）^[28]20127月17日 – 8月24日8月12日（ZHRmax 122）^[29]20117月17日 – 8月24日8月12日（ZHRmax 58）^[30]（8月13日满月）^[31]20107月23日 – 8月24日8月12日（ZHRmax 142）^[32]20097月14日 – 8月24日8月13日（ZHRmax 173）（估计峰值为173，但是月相为张弓月，遮蔽了暗淡的流星。）^[33]20087月25日 – 8月24日8月13日（ZHRmax 116）^[34]20048月12日（ZHRmax >200）^[35]1994（ZHRmax >200）^[36]1993（ZHRmax 200–500）^[36]19928月11日（8月13日满月下的爆发）^[37]18838月9日或更早8月11日（ZHRmax 43）^[38]1864（ZHRmax >100）^[36]1863（ZHRmax 109–215）^[36]1861（ZHRmax 78–102）^[36]1858（ZHRmax 37–88）^[36]1839（ZHRmax 165）^[36]

英仙座流星雨虽然流量大且稳定，每小时甚至可达100颗以上，但人们在实际观测中看到的数量却会少很多。一分钟之内最多也就能看到几颗流星，甚至几分钟内可能一颗也看不到。遇到遇到天气不好，或者月光太明，都会对观测流星雨造成干扰，影响观测效果。流星的运行速度极快，转瞬即逝，却具有多种颜色。一颗流星的颜色取决于流星体的化学成分和反应温度的体现。钠原子发出橘黄色的光，铁原子是黄色，镁原子是蓝绿色，钙为紫色，硅是红色。^[39]

恒星在天球上组合成许多有趣的图案。古人们按照恒星的自然组合，将天空划分成若干区域。公元前3000年左右，古巴比伦人把北天较亮的星划分为若干“星座”，古希腊人为这些星座起的名字多与古希腊神话密切联系。1928年，国际天文学联合会确定国际上通行的星座划分法，将全天划分为88个星座，其中北天星座为29个，黄道12个，南天47个。每个星座中，恒星的名称采用1603年德国人巴耶尔（J.Bayer）的建议，按恒星的亮度顺序，配以相应的希腊字母，再加上星座的名字，作为亮星的命名。如大犬座α星、英仙座β星等。星数超过24个后，按照1712年英国弗兰斯提德（J.Flamsteed）发表的星标，星座里的每颗恒星按赤经次序编号，人们肉眼可看到的星星有6000多颗。^[40]

英仙座的名称为Perseus(帕尔修斯），帕尔修斯是希腊神话中砍下女魔美杜莎首级的英雄。英仙座由6~7个不太亮的星星排成一个“人”字形状。英仙座的β星叫大陵五星，表示美杜莎邪恶的眼睛，属于食变双星。一颗半径是太阳的3.3倍的青白色亮星，另一颗半径是太阳3.6倍的稍暗一点的黄色星，亮度从2.1等变到3.5等为3天时间，两者相距1000万千米。英仙座面积为615平方度，星数90个。英仙座γ星附近有一个流星辐射点（辐射点位置：赤经3h4m，赤纬+58°），就是英仙座流星群。^[4][5][3]因为流星群通常以它形成流星雨是的辐射点所在的星座来命名，因而被命名为英仙座流星雨。^[41][20]

斯威夫特-塔特尔彗星是英仙座流星雨的母彗星，全名109P/Swift-Tuttle。这颗彗星最早由美国的路易斯▪斯威夫特和霍勒斯▪帕内尔▪塔特尔两人于1862年7先后独立发现。因而以他们两人的名字命名这个彗星。斯威夫特-塔特尔彗星，彗核半径13千米，主要成分是岩石和冰，其环绕太阳的公转周期是133地球年。^[6]科学家预测，它下一次到达近地点的时间在3044年，距离地球160万千米之外。^[15]

斯威夫特-塔特尔彗星属于属于地球的“稀客”，但它在每次接近太阳的时候，都会因受热释放出尘埃和气态水，这种现象被称为“释气”，这些物质在其轨道附近形成一条碎片带。当地球每年经过这一碎片带时，其中的碎片与地球大气层发生摩擦，进而进一步解体，在天空中留下火焰一般的流星雨。^[15]

第一位对英仙座流星雨进行计数统计的是 Eduard Heis (Münster)，他在 1839 年统计每小时英仙座流星数量达 160 颗，自此之后，Heis 与全球其它观测者每年都做类似的计数，至 1858 年止，历年来平均每小时出现数量为 37~88 颗，有趣地是，1861 年突然激增至78~102，1863 年更提高至 109~215，到 1864 年数量仍高于平常。根据Giovanni Virginio Schiaparelli 计算 1864~1866 年英仙座流星雨轨道的结果发现，英仙座流星雨极有可能和一颗周期 120 年的 Swift-Tuttle 彗星 (1862 III) 有关，因为每当这颗彗星接近近日点后，流星数量便有激增的现象。109/P Swift-Tuttle 彗星最初是由 Lewis Swift 与 Horace Tuttle 分别于 1862 年七月发现的，当时它是一颗 7.5 等的彗星，九月初时升高至二等，彗尾长 25~30 度(北斗七星的六倍长)。这也是人类首度发现流星雨和彗星之间的关联。^[42]

到了二十世纪初，英仙座流星雨数量有降低的趋势，在 1901~1910 年间，Denning 的统计平均每小时数量为五十颗左右，1911 年更降到只有四颗，1912 年也只有 12 颗。接下来的几年它却又恢复正常，并在 1920 年意外地发生大爆发，达到每小时两百颗以上。令人疑惑的是此时其母彗星在远日点附近。虽然英仙座流星雨 1920 年代有几年又陷入低潮，但是在1931 年与 1945 年分别又达到每小时 160 颗与 189 颗的规模，后来一直到 1960 年代都没再发生异常现象。^[42]

1973 年，Brian G. Marsden 预测 Swift-Tuttle 彗星将在 1981 年九月 16.9 日到达近日点(+/-1.0 年)，这个消息立即吸引了大批的观测者加入英仙座流星雨的监测行列。这项预测果然没有让人失望，英仙座流星雨从 1966~1975 年间的平均每小时 65 颗跃增至 1976~1983 年的90 颗，1983 年时最高甚至达到 187 颗过，虽然这次流星观测者算是大饱眼福，但彗星观测者却始终没有看到这颗神秘的 Swift-Tuttle 彗星。^[42]

在 1983 年的高峰之后，英仙座流星雨又开始走下坡，1984 年的极大期刚好在满月后一天，但荷兰流星协会仍然记录到最高每小时 60 颗。1985 年，虽然没有月光的干扰，但数量已降至每小时 40~60 颗，1986 年的情况也差不多。^[42]

1990 年代初，Marsden 公布了新的预测，如果 P/Swift-Tuttle 彗星与 1737 年 Kegler 所观测的是同一颗彗星，那么它将在 1992 年十二月再度通过近日点，随后，Swift-Tuttle 彗星在 1992 年二月被发现，但英仙座流星雨则到 1993 年才在欧洲出现极大，当时全球观测者蜂拥至中欧观测这次流星雨，果然不负众望地出现每小时 200~500 颗的惊人数量，这股高潮一直持续到 1994 年。^[42]

在最近三、四十年间的观测中也发现了一些有趣的现象。英仙座流星的亮度似乎在极大前比较亮，1953 年，A. Hruska (捷克) 发现在8月8日至12日间出现的英仙座流星平均亮度约 2.5 等，但8月12~13日降到 2.8 等，14~15日更降到 3.4 等，1956 年，Zdenek Ceplecha 也观察到类似的光度降低现象：8月4至10日间平均亮度为 2.68 等，但8月10至15日则降至 2.94 等，光度最高的时段反而发生在8月6、7两日的 2.31等，13~14日为 3.18 等。虽然 Hruska 与 Ceplecha 的观测结果似乎不尽相同，但从各方观测报告来看，两者的数据皆获得支持。1983 年，另一支西班牙流星观测组织对英仙座流星雨的光度作了详尽的记录，结果比较接近 Hruska 的数据，在8月1日至13日间，流星的平均亮度从 1.75 逐日降至 2.04 等，之后在14日降至 2.19等，15日 2.52 等，17日 2.77 等，19日 2.92 等，20日为 3.45 等。英国流星协会主席 Robert Mackenzie 认为英仙座流星光度分布是受到流星体质量密度变化的影响。^[42]

1986 年，Paul Roggemans (比利时)在7月27日至8月16日间共观测了 1315 颗英仙座流星，平均光度为 3.10 等，其光度变化大约是逐日递减 10%，但有两个例外，一是8月5~6日与6~7日间，光度陡降至 3.54 等，第二个是在8月9~10与10~11日间，光度降至 3.71 等，从这组资料来看，似乎又较接近 Ceplecha 的说法。^[42]

英仙座流星雨出现在7月中旬到8月下旬，在20世纪出现最盛日期为8月10日，又称“圣劳伦斯的眼泪”（这天是此圣神节）。^[43]公元258年8月10日，天主教的圣人罗马的圣老楞佐殉教^[44]。因为英仙座流星雨出现的峰值在每年的8月12/13日，与此日期相近，因此一些天主教徒将其称为悬挂在天空中的“圣劳伦斯的眼泪”。据说这位圣人被活活烧死在一个格栅上。他的死因几乎可以肯定是地中海民间传说的起源，传说中的流星是圣劳伦斯殉难的火花。民间传说还说，在8月9日至10日的夜晚，植物的地下出现了冷却的余烬，这些余烬被称为“圣劳伦斯的煤”^[45][43][44]。