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1、天文学基础与观测天文学基础与观测制作人：光辉流星和流星雨的观测 一、观测流星和流星雨的时机一、观测流星和流星雨的时机 二、流星和流星雨的目视观测二、流星和流星雨的目视观测 三、流星和流星雨的照相观测三、流星和流星雨的照相观测 四、流星和流星雨的视频观测四、流星和流星雨的视频观测一、观测流星和流星雨的时机一、观测流星和流星雨的时机1、观测偶发流星的时机、观测偶发流星的时机 夜空中常见到的单个的流星出现时夜空中常见到的单个的流星出现时间和方向没有什么规律，这叫做偶发流星。间和方向没有什么规律，这叫做偶发流星。（在晴朗无月的夜晚，一个人每小时大约（在晴朗无月的夜晚，一个人每小时大约可看到可看到10颗
2、左右流星。）颗左右流星。）偶发流星的出现是随机的并随昼夜、偶发流星的出现是随机的并随昼夜、季节和地理纬度不同而变化。但是长时间季节和地理纬度不同而变化。但是长时间的观察表明，它们的出现有一定的统计规的观察表明，它们的出现有一定的统计规律。律。一般而言，一般而言，一天之中一天之中，黎明，黎明(当地时间当地时间早晨早晨46点点)时看到的流星数目比傍晚时看到的流星数目比傍晚(下午下午6点左右点左右)多好几倍。这与地球的自转和公多好几倍。这与地球的自转和公转运动有关。转运动有关。在在一年之中一年之中出现的情况，根据观测统出现的情况，根据观测统计：在北半球每年计：在北半球每年4月流星最少，月流星最少，9
3、月出现得月出现得最多。也就是说，一年之中，秋天看到的最多。也就是说，一年之中，秋天看到的流星比春天多。流星比春天多。这与地球自转及流星体物质在它轨道这与地球自转及流星体物质在它轨道上分布的不均匀性有关。确切的原因还没有上分布的不均匀性有关。确切的原因还没有弄清楚，因为目前有关偶发流星周年变化的弄清楚，因为目前有关偶发流星周年变化的研究还很不充分。研究还很不充分。2、每年可观测哪些流星雨、每年可观测哪些流星雨 A、当密集成群的流星体当密集成群的流星体(称流星体群称流星体群或流星群或流星群)冲入大气层形成流星雨时，它们冲入大气层形成流星雨时，它们的运动方向原本是相同的，但由于人眼的透的运动方向原本
4、是相同的，但由于人眼的透视效应，看起来好象是从视效应，看起来好象是从“一点一点”（确切的（确切的讲是从一个区域讲是从一个区域)辐射出来的。辐射出来的。当每小时进发出的流星数达到数千乃当每小时进发出的流星数达到数千乃至数万颗时，就称为流星暴雨或流星暴。至数万颗时，就称为流星暴雨或流星暴。通常，天文学家按照流星雨辐射点所通常，天文学家按照流星雨辐射点所处的位置来给它命名，辐射点在哪个星座处的位置来给它命名，辐射点在哪个星座就用哪个星座的名称来称呼它，如就用哪个星座的名称来称呼它，如狮子座狮子座流星雨等。流星雨等。B、许多流星雨都会周期性地出现，、许多流星雨都会周期性地出现，这是由于形成它们的流星体
5、群，其这是由于形成它们的流星体群，其母体往母体往往是一颗周期性彗星。往是一颗周期性彗星。由于彗星每次回归近日点都在太阳的由于彗星每次回归近日点都在太阳的作用下分裂、瓦解，久而久之彗星的作用下分裂、瓦解，久而久之彗星的“残骸残骸”便形成了犹如便形成了犹如“呼拉圈呼拉圈”似的椭圆轨道；似的椭圆轨道；每当它们的轨道与地球轨道相交时就会出现每当它们的轨道与地球轨道相交时就会出现流星雨。流星雨。由于流星体分布得不均匀，每年出现由于流星体分布得不均匀，每年出现的流星雨强度不尽相同；彗星抛散物在彗星的流星雨强度不尽相同；彗星抛散物在彗星母体附近最为密集，因而只有当慧星母体附近最为密集，因而只有当慧星回归近回
6、归近日点附近日点附近时，才有可能出现流星暴雨。时，才有可能出现流星暴雨。C、每年可观测到哪些流星雨、每年可观测到哪些流星雨?盛夏的晴朗夜晚，从盛夏的晴朗夜晚，从7月月17日至日至8月月24日，可以观测日，可以观测英仙座流星雨英仙座流星雨，最盛时期是，最盛时期是8月月12日，每小时可看到五六十颗流星，甚至日，每小时可看到五六十颗流星，甚至更多。辐射点的位置在英仙座内，赤经为更多。辐射点的位置在英仙座内，赤经为46，赤纬，赤纬58。冬季有机会看到比拉彗星的女儿冬季有机会看到比拉彗星的女儿美丽的红色流星雨，它来自仙女座美丽的红色流星雨，它来自仙女座星附近，星附近，辐射点位于赤经辐射点位于赤经25 ，
7、赤纬，赤纬43 ；条条流星；条条流星丝光，从辐射点向四方射出，真可谓丝光，从辐射点向四方射出，真可谓“仙仙女散花女散花”。狮子座流星雨狮子座流星雨可于每年可于每年11月月14日至日至21日观测到，但在通常的年份里能观察到的流日观测到，但在通常的年份里能观察到的流星数目很少，每小时只有几至十几颗。星数目很少，每小时只有几至十几颗。狮子座流星雨大约每狮子座流星雨大约每33年出现一次活动年出现一次活动的强盛期，但是否每次都出现还取决于流星的强盛期，但是否每次都出现还取决于流星体运行中受到的大行星的影响。狮子座流星体运行中受到的大行星的影响。狮子座流星辐射点位于赤经辐射点位于赤经153，赤纬，赤纬22
8、，它的活动，它的活动周期与坦普尔周期与坦普尔-吐脱彗星相同。吐脱彗星相同。根据天文计算，坦普尔根据天文计算，坦普尔-吐脱彗星已于吐脱彗星已于1998年年2月月28日返回近日点，日返回近日点，1997年至年至2000年年是狮子座流星雨活动的强盛期，在此期间是狮子座流星雨活动的强盛期，在此期间地球离彗星母体的轨道距离近于地球离彗星母体的轨道距离近于0012天文天文单位，是观测流星雨的最好时机。单位，是观测流星雨的最好时机。中国紫金山天文台流星雨研究组曾宣布，中国紫金山天文台流星雨研究组曾宣布，1998年年11月月18日和日和1999年年11月月18日前后，人们日前后，人们有可能看到有可能看到33年
9、来最强的狮子座流星暴雨，年来最强的狮子座流星暴雨，以下是以下是1998年的狮子座流星雨曾给我们带来年的狮子座流星雨曾给我们带来欣喜。欣喜。为了帮助大家不失失机地观测到流星为了帮助大家不失失机地观测到流星雨，下表列出了每年可观测的流星雨。雨，下表列出了每年可观测的流星雨。二、流星和流星雨的目视观测二、流星和流星雨的目视观测 直接用眼睛或用双简望远镜、广角望远直接用眼睛或用双简望远镜、广角望远镜来作目视观测，是观测流星最简便易行的镜来作目视观测，是观测流星最简便易行的方法。观测时要注意和记录什么呢方法。观测时要注意和记录什么呢?下面，我下面，我们结合国际流星组织们结合国际流星组织(IMO)的规范要
10、求加以介的规范要求加以介绍。绍。(1)流星和流星雨的观测流星和流星雨的观测 观测前的准备。观测前的准备。观测流星或流星雨首先观测流星或流星雨首先要选择好观测地点。要选择好观测地点。应当在天光背景暗的空旷地方进行观应当在天光背景暗的空旷地方进行观测，最好在城郊地区，那里没有或很少有测，最好在城郊地区，那里没有或很少有光污染。远离城市的学校操场是可选择的光污染。远离城市的学校操场是可选择的观测地点。观测地点。观测前应准备的工具和物品有：观测前应准备的工具和物品有：星图、星图、钟表、暗的红光手电筒钟表、暗的红光手电筒(电筒前遮一块红布电筒前遮一块红布)，录音机、记录纸、铅笔等；食品、饮料，录音机、记
11、录纸、铅笔等；食品、饮料。若在冬季，一定注意穿暖，并带好防寒用若在冬季，一定注意穿暖，并带好防寒用品，如毛毯、羽绒服等。品，如毛毯、羽绒服等。A、测试眼睛的极限星等。测试眼睛的极限星等。观测前，应先有一段时间让眼睛适应黑观测前，应先有一段时间让眼睛适应黑暗；然后，观测天顶附近的星座，看不同亮暗；然后，观测天顶附近的星座，看不同亮度的恒星，由星图标出的星等检验眼睛看到度的恒星，由星图标出的星等检验眼睛看到的星的亮度，由此测试你能看到的最暗星是的星的亮度，由此测试你能看到的最暗星是几等星，这就是你眼睛的极限星等。可以在几等星，这就是你眼睛的极限星等。可以在不同时间测试多次，然后取其平均。不同时间测
12、试多次，然后取其平均。B、观测和记录的内容。观测和记录的内容。首先要做好观测环境记录，它的内首先要做好观测环境记录，它的内容包括：观测地点容包括：观测地点(地理经度、纬度地理经度、纬度)，天气状况，天气状况(是晴是阴是晴是阴?有云有云?有雾有雾?气气温等温等)等。对观测时间要准确记录包括等。对观测时间要准确记录包括开始时间、结开始时间、结 束时间，以及观测的有束时间，以及观测的有效时间等。效时间等。观测的主要内容有：观测的主要内容有：流星或流星雨出现时刻、持续时间，流星或流星雨出现时刻、持续时间，最好用录音机录下口述结果；最好用录音机录下口述结果；流星的计数，每小时或每分钟出现多流星的计数，每
13、小时或每分钟出现多少颗；少颗；流星的亮度估计，几等星的有多少；流星的亮度估计，几等星的有多少；流星的颜色，白色、黄色、红色还是流星的颜色，白色、黄色、红色还是绿色；绿色；流星出现点、消失点的坐标，描绘在流星出现点、消失点的坐标，描绘在星图上；星图上；视野场中心位置，可用视野中心的星视野场中心位置，可用视野中心的星座或恒星的名称表座或恒星的名称表 示。示。C C、观测注意事项。观测注意事项。观测中有以下几点请观测中有以下几点请同学们注意：同学们注意：观测流星雨时不要只把目光盯住辐射观测流星雨时不要只把目光盯住辐射点，要注意辐射点周围较大范围的天区。点，要注意辐射点周围较大范围的天区。注意每个人独
14、立观测，并如实记录所注意每个人独立观测，并如实记录所观测到的一切；眼睛要始终盯着观测天区，观测到的一切；眼睛要始终盯着观测天区，即使记录时也不要将目光移开；最好有人即使记录时也不要将目光移开；最好有人专门负责记录，或用录音机进行口录。专门负责记录，或用录音机进行口录。注意区分流星雨和偶发流星。沿流星注意区分流星雨和偶发流星。沿流星路径反方向做延长线，看它是否通过辐射路径反方向做延长线，看它是否通过辐射点，如果通过则属于此流星雨，否则就是点，如果通过则属于此流星雨，否则就是群外流星。群外流星。如果发生火流星，要注意观察流星余如果发生火流星，要注意观察流星余迹，记录其持续时迹，记录其持续时 间；若
15、流星余迹消失很间；若流星余迹消失很快快(短于十分之一秒短于十分之一秒)，则星上角注上，则星上角注上“+”号，表明是一颗余迹短暂的流星。号，表明是一颗余迹短暂的流星。(2)观测资料的处理观测资料的处理 天顶小时率的计算。天顶小时率的计算。辐射点位置不同时，可观测到的流星辐射点位置不同时，可观测到的流星数目不同：辐射点越低，可观测到的流星数目不同：辐射点越低，可观测到的流星数目越少，这是地球大气的吸收和散射造数目越少，这是地球大气的吸收和散射造成的消光影响所致。成的消光影响所致。因此，为了客观地比较流星活动的因此，为了客观地比较流星活动的强弱，应把所观测到的流星数目都归化到强弱，应把所观测到的流星
16、数目都归化到同一高度。为此，引入了天顶小时率同一高度。为此，引入了天顶小时率ZHR，它定义为晴夜在天顶处每小时观测到的它定义为晴夜在天顶处每小时观测到的流星数，其计算公式为：流星数，其计算公式为：ZHR=(n/Teff)Fcz 式中，式中，Teff为有效观测时间，即扣除中为有效观测时间，即扣除中间休息的观测时间，以小时计算；间休息的观测时间，以小时计算；n为该时为该时段内观测到的流星个数；段内观测到的流星个数；F为云量的改正因为云量的改正因子；子；c为目视极限星等的改正因子；为目视极限星等的改正因子；z为天体为天体不在天顶时的改正量。不在天顶时的改正量。F通过云覆盖量加权平均系数通过云覆盖量加
17、权平均系数k来计算：来计算：F=1/(1k)晴夜，晴夜，A=0，F=1;若有云，则先求出若有云，则先求出k。极限星等改正因子极限星等改正因子c，即观测者的目视极限星即观测者的目视极限星等等Lm不同于不同于6.5等星时的改正：等星时的改正：c=r 6.5Lm，式中，式中，r是星等为是星等为m+1的流星数的流星数N m+1”与星等为与星等为m的流星数的流星数Nm之比。对于流星暴雨，之比。对于流星暴雨，r=2.03.5，或或取取r=0.30。z由下式计算：由下式计算：z(sinh)1 式中，式中，h为天体的地平高度为天体的地平高度(10h90)，可由球面公式计算可由球面公式计算(也也可以由天文软件查
18、出可以由天文软件查出)：sinhsinsincosCOSb(S-a)式中，式中，A为观测地的地理经度；为观测地的地理经度；a为天体的为天体的赤经赤经(以度表示以度表示)，B为为 天体的赤纬；天体的赤纬；S为地为地方恒星时，方恒星时，S-a=t,t为天体的时角。为天体的时角。辐射点坐标的确定辐射点坐标的确定。先把流星矢标绘在星先把流星矢标绘在星图上，然后将矢线沿流星运动相反方向延长，图上，然后将矢线沿流星运动相反方向延长，同一流星群的延长线将汇集于一点或一小区域，同一流星群的延长线将汇集于一点或一小区域，这就是辐射点的位置所在；它在星图上的赤经这就是辐射点的位置所在；它在星图上的赤经和赤纬即为辐
19、射点的坐标。和赤纬即为辐射点的坐标。日视观测流星雨的记录格式日视观测流星雨的记录格式。按照国际流按照国际流星组织星组织(IMO)(IMO)的要求填写目视观测流星雨的记的要求填写目视观测流星雨的记录，内容如下：录，内容如下：观测日期：开始观测时间，结束观测时间观测日期：开始观测时间，结束观测时间(世界时世界时)观测地区：地理经度观测地区：地理经度，地理纬度地理纬度 观测地：国家或地区观测地：国家或地区 观测者姓名：观测者姓名：观测的流星雨：观测到的每小时的流观测的流星雨：观测到的每小时的流星数和每个流星雨的流星总数星数和每个流星雨的流星总数(可能一夜出可能一夜出现多个流星雨现多个流星雨)流星雨辐
20、射点位置：流星雨辐射点位置：，观测的流星数观测的流星数N N：若没看到流星，记为：若没看到流星，记为“0”0”；若流星雨的流星很多，不计其数，；若流星雨的流星很多，不计其数，记为记为“”。三、流星和流星雨的照相观测三、流星和流星雨的照相观测 天体搔影是天文爱好者最感兴趣的活动之天体搔影是天文爱好者最感兴趣的活动之一。流星和流星雨的照相观测，最大的优点一。流星和流星雨的照相观测，最大的优点是能客观地绘出它们的准确方位和星等是能客观地绘出它们的准确方位和星等。(1)照相方法和器材照相方法和器材 a、天文爱好者拍摄流星或流星雨多采用直天文爱好者拍摄流星或流星雨多采用直接照相，一般有两种方法。一是固定
21、拍摄方接照相，一般有两种方法。一是固定拍摄方法，另一种为跟踪拍摄。法，另一种为跟踪拍摄。如果在相机前加一旋转的快门，则可以如果在相机前加一旋转的快门，则可以拍摄到断断续续的流星划迹，已知快门旋拍摄到断断续续的流星划迹，已知快门旋转的速度就可计算出流星的运动速度转的速度就可计算出流星的运动速度(图）图）b、注意拍摄火流星的余迹，这需要露光、注意拍摄火流星的余迹，这需要露光l至至6小时。火流星的巡天照相观测也是很有小时。火流星的巡天照相观测也是很有趣的活动。趣的活动。所用照相器材有：所用照相器材有：照相机照相机：选择好一架广角照相机，视场：选择好一架广角照相机，视场越大越好，如越大越好，如2020
22、4040。对它的极限星等。对它的极限星等要有所了解。要有所了解。胶卷胶卷(或底片或底片)：采用黑白胶卷，感光灵：采用黑白胶卷，感光灵敏度要达到敏度要达到ISO 400ISO 400，ISO 1600ISO 1600或或ISO ISO 32003200，以适于在弱光的场合下拍摄。由于火以适于在弱光的场合下拍摄。由于火流星较亮，一般可选中等灵敏度的胶片流星较亮，一般可选中等灵敏度的胶片(如感如感光度为光度为ISO400)ISO400)。三角架和快门线三角架和快门线：要有稳固的三脚架与控：要有稳固的三脚架与控制灵活的快门线，这是拍出好片子至关重要制灵活的快门线，这是拍出好片子至关重要的因素。的因素。
23、(2)(2)资料处理资料处理 照相后要用显影液、定影液认真冲洗照相后要用显影液、定影液认真冲洗底片，冲洗后要晾干如果要测定流星的星底片，冲洗后要晾干如果要测定流星的星等，则必须要进行定标处理。等，则必须要进行定标处理。欲将照片寄往国际流星组织欲将照片寄往国际流星组织，应在照片应在照片的背面写上如下内容：的背面写上如下内容：观测者姓名：国家，地址，观测者姓名：国家，地址，Email(Email(电子信箱电子信箱号号)，电话，传真，电话，传真 观测地点：地理经度、纬度及海拔高度观测地点：地理经度、纬度及海拔高度 观测时间：流星雨出现后开始露光时间与结观测时间：流星雨出现后开始露光时间与结束露光的时
24、间束露光的时间(世界时世界时)流星雨的辐射点流星雨的辐射点(或偶发流星出现的或偶发流星出现的)坐标坐标：照相视场中心位置：照相视场中心位置：流星星等与个数估计：几等星的流星流星星等与个数估计：几等星的流星有多少个有多少个 流星的速度估计：如很慢，慢，一般，流星的速度估计：如很慢，慢，一般，快，很快快，很快 照相机的情况：口径，焦距，光圈照相机的情况：口径，焦距，光圈 胶卷胶卷(底片底片)的情况：类型，感光度的情况：类型，感光度ISOISO，冲洗液，冲洗液(如用如用D76D76冲洗冲洗)，定影时间等，定影时间等(3)观测注意事项观测注意事项照相机镜头方向：不要把相机的镜头对向辐照相机镜头方向：不
25、要把相机的镜头对向辐射点。射点。曝光时间：要根据底片的灵敏度确定露光时曝光时间：要根据底片的灵敏度确定露光时间。间。底片冲洗：拍摄流星时一定要在同一卷底片底片冲洗：拍摄流星时一定要在同一卷底片上拍下定标片，然后再冲洗底片，以便测上拍下定标片，然后再冲洗底片，以便测出流星的照相星等。出流星的照相星等。四、流星和流星雨的视频观测四、流星和流星雨的视频观测1、视频观测仪器系统。视频记录系统主要由三部分、视频观测仪器系统。视频记录系统主要由三部分组成：一个强光力的照相机镜头、一个像增强器组成：一个强光力的照相机镜头、一个像增强器和一部摄像机。和一部摄像机。2、视频观测记录和资料处理。首先在视频磁带中找、视频观测记录和资料处理。首先在视频磁带中找寻流星的记录，这虽很费时间但又是必须做的工寻流星的记录，这虽很费时间但又是必须做的工作，可以用计算机运行专用的软件来完成。第二作，可以用计算机运行专用的软件来完成。第二步是用计算机得到流星的图像及测量流星的亮度。步是用计算机得到流星的图像及测量流星的亮度。此外，要计算出流星的方位和速度，并把计算结此外，要计算出流星的方位和速度，并把计算结果存人资料盘。果存人资料盘。