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砸不下来的是流星,砸得下来的是……

发表于:2026-11-05 作者:千家信息网编辑
千家信息网最后更新 2026年11月05日,前几天,小牧同学在冲浪时发现了这条新闻:报道中使用西五区时区,流星最终坠落的地方在西四区,也就是凌晨 4 时 27 分,但这不妨碍让我正襟危坐这一下让躺平摸鱼的我惊坐了起来。因为众所不周知,小行星和流
千家信息网最后更新 2026年11月05日砸不下来的是流星,砸得下来的是……

前几天,小牧同学在冲浪时发现了这条新闻:

报道中使用西五区时区,流星最终坠落的地方在西四区,也就是凌晨 4 时 27 分,但这不妨碍让我正襟危坐

这一下让躺平摸鱼的我惊坐了起来。因为众所不周知,小行星和流星其实是一个东西,只不过流星在坠入地面前就被大气摩擦烧没了,而这颗 0.7 米长的小行星 2022 WJ1 坚持到了最后一刻,克服阻力成功砸了下来。一想到之前我自己看流星雨的经历,要是在许愿的时候一颗大大的流星(或者说小行星)划了下来,那可真是实现了我去往天国的梦想。

鉴于小行星、流星和陨石其实是一个东西的不同叫法,后文我会模糊它们的区别,请大家在阅读时自行区分。

流星伤人事件

不过好在这颗小行星最后没有造成伤亡。据后续报道 [1],它并没有以完全体坠落,而是在和大气摩擦时不断解体,最终在安大略湖区上空爆炸。其中大部分碎块洒进了湖里,只有少部分落在无人的湖畔。

另外,早在撞击发生前三个小时,美国的卡特琳娜巡天系统就发现了这颗小行星。一个小时后,系统确认了它的轨迹会撞上安大略湖区,但体积不大,不会造成威胁。随后,卡特琳娜系统首席运营专家 Richard 向外公布了这一消息。也就是说,当地的天文爱好者(并且凌晨两点半还醒着)提前知道了会有这么一颗天外来客,并且做好了拍摄它的准备。

唔,标题大意是,有人在加拿大多伦多上空拍到了一颗超级绚丽的流星。meteor 应该是流星的意思,所以当地人并不会感觉这是"天碍震星"。

天碍震星 --《火影忍者》中的陨石召唤术

这颗小行星进入大气层的角度只有 10°,接近水平,可以拖出很长的火流星轨迹,也有充分的路程被摩擦和烧蚀。相比之下,2013 年,俄罗斯的车里雅宾斯克地区撞来了一颗 18 米直径的小行星,导致近 1500 人受伤。所幸受到的伤害均是陨石坠地时产生的冲击波所致,并没有人员被陨石碎片击中。

车里雅宾斯克 (Chelyabinsk) 事件,"车里"是地名的一部分,不是指这张动图的拍摄视角在车里

其实小行星撞击地球的事件也不算少见,宇宙虽然看起来空旷,但也遍布着小天体。有机构估计每天有 50 颗小行星落入地球,只不过像这次直径到米量级的小行星撞击地球事件比较罕见。这类小行星容易引人瞩目,但再小一点的可能还没被人们看到,就已经在大气层中蒸发了。所以当下的岁月静好,是有大气层在为我们负重前行呀。不过我们也不能完全依赖大气层的保护,目前包括卡特琳娜在内,已经有一些巡天项目在监测可能造成威胁的小行星,也有专门的机构对此做了预测。

小行星撞击危害与平均撞击间隔 | 引自 [1],数据来源美国国家近地天体战略规划与应对方案

我上网查了查历史上有没有不幸被流星砸到的人,发现在几千年的璀璨文明史中,确实流传着流星砸伤人的悲剧。比如 1888 年,一颗陨石坠落在现伊拉克苏莱曼尼亚地区,致一人丧命一人瘫痪 [2,3,4],这是迄今为止有官方文档记载的最早的流星伤人事件;比如 1954 年,安妮・霍奇斯女士在家中小憩时,一颗从天而降的陨石砸穿屋顶,再砸到收音机上,并反弹到她的腰部 [3,4];(又比如 2011 年,徐伦女士在绿海豚监狱与狱友斗殴时被陨石砸伤;又比如危机纪年第 12 年,张大军、刘培、莫强三位老科学家在外太空合影留念时不幸被 7.62 毫米口径的陨石击中身亡)。

咳咳,以上括号内的均是虚构人物 | 图源:《JoJo 的奇妙冒险石之海》、《我的三体章北海传》第 5 话

所以这次我们来聊聊流星,顺便再关于星体的其他"走位"方式。

先从彗星聊起

故事要从太阳系诞生之初讲起。说那时,空间中只有一团星际尘埃,它们自身具有一定的初始速度。在引力和碰撞的作用下,它们的大部分坍缩成了太阳,并且幸运地具备点燃核聚变反应的条件,为这一方天地来带光和热。尘埃的少部分变成了行星和卫星,在初始速度和引力下进行公转和自转。这一部分中有一类特殊的天体,它大部分时间是一颗远离太阳的"脏雪球",由水、氨、甲烷等冻结的冰块夹再杂许多固体尘埃粒子组成,在公转周期中的少部分时间,它会来到太阳附近,并在太阳光的作用下蒸发,拖出长长的彗尾。

哈雷彗星的椭圆轨道,由外向内的圆分别是海王星、天王星、土星、木星等

上图就是大名鼎鼎的哈雷彗星,它的轨迹是一个很扁很扁的椭圆,公转周期约 76 年。早在公元前 613 年,《春秋》就有关于它的记载"秋七月,有星孛入于北斗"。1682 年,26 岁的英国小伙爱德蒙・哈雷在卡西尼的指导下观测到一颗彗星,这令他大为兴奋。两年后,他来到剑桥大学拜访牛顿,潜心学习牛顿力学,并对照前人的星历记载,于 1705 年推算出这颗彗星大约每 76 年会回归一次。遗憾的是,他没有机会亲眼验证 1758 年的回归。但当这颗彗星真的在那一年回归时,人们激动地给它冠上了哈雷的名字。

彗尾的朝向

一个很容易被人们搞错的误区是,彗星的彗尾是背朝太阳的,而不是背朝它的公转方向。因为彗尾主要是被太阳光压和太阳离子风吹出去的,而不是它自己公转甩出去的,所以只有靠近太阳时才会出现彗尾。这一现象也支持了光具有动量,可以产生光压。

哈雷彗星的彗尾

有时候你会看到彗星有两条尾巴,这分别是气体尾和尘埃尾。水等小分子升华后容易被太阳风电离,产生离子气,这些离子气质量较轻,会被太阳光压和太阳风直直地吹出去,形成气体尾;其他尘埃不容易被电离,质量较大,太阳光压和太阳风对它的影响较小,所以被吹离得更慢,拖出一个弯弯的尘埃尾。一般来说,气体尾自己会发光,呈蓝色,尘埃尾只能反光,但它的量更多,反而显得更亮。

气体尾、尘埃尾和尘埃轨迹

是时候聊回流星了

还记得上面那张图里,我还没有讲 Dust trail(尘埃轨迹)吗?那是彗星在公转时留在轨道上的小灰尘,它们会弥散在彗星轨道周边,就好像一位运动员在奔跑时留在跑道上的头皮屑一样,微小,但遍布整圈跑道。

哈雷彗星流星的尘埃轨迹 | 图源:Meteor showers from space

还是以哈雷彗星为例,当地球公转到十月下旬和五月上旬时,会分别与这些尘埃轨迹交汇。考虑尘埃本身在轨道上的运动速度,再减去地球公转速度,得到的相对速度方向分别指向猎户座和宝瓶座,这就诞生了猎户座流星雨和宝瓶座 η 流星雨。

换句话说,流星雨是地球闯入彗星轨道上遗留的尘埃形成的,它们的来源看起来都指向一个方向,这个辐射中心所在的星座就成了流星雨的名字。

地球在狮子座流星雨的尘埃带中吸走尘埃,留下干净区 | Jenniskens (2006), p. 233

不过,并不是所有彗星的轨道与地球轨道几乎共面,大部分情况下两者有相当大的倾角,彗星轨道只与地球交汇在一个点附近,只产生一次流星雨。

各大流星雨时间和流量 | 数据来源:天文通、American Meteor Society、Wikipedia

表格中的 ZHR(Zenithal Hourly Rate) 是天顶每小时出现率,意思是,当辐射点在天顶时,每小时能看到流星的数量。理解了这些之后,就可以愉快地出发去看流星了。挑一个流星雨的极大日,避开月圆的时候,选择一个光污染不那么严重的地方,做好出行预案,let's go!

北京市光污染地图,我选择了最北边的喇叭沟门 | 图源:darkmap.cn

将所有出现流星的地方合成在一起,就变成了:

和 Stellarium 星空模拟软件对比,可以看出大部分流星的来源确实指向猎户座。

运气不错,今年的 ZHR 峰值达到 40,算是近三年最大的

流星的颜色也大有讲究。比如橙黄色代表钠、紫色代表钙、红色代表大气中的氮和氧等等。这里借用张超老师的一张图 [5],可以看到图中的流星分成两段,左段的绿色是大气中氧的 557.7nm 谱线,右段的蓝绿色代表流星中含有镁。

两道绿光 | 图源:张超

关于流星的颜色还有很多内容,感兴趣的读者可以去参考资料 [5] 拓展阅读,就不赘述了

再聊聊月食

喜爱天文的读者应该还记得,11 月 8 号,也就是半个月前,大自然为我们上演了一段月全食 + 月掩天王星的盛宴。

作为天文爱好者的小牧同学自然没有放过这个机会,忙里偷闲拍到了这样的画面。

仔细看 18:45 到 19:21 的月亮的左下角,那就是天王星

再拿出 Stellarium 模拟一下,确实是出现了月掩天王星。

固定地面视角

固定天王星视角

有读者可能会问,为什么地影中的月亮看起来是红色的?这是因为,虽然地球挡住了照向月亮的太阳光,但地球大气会对太阳光散射,蓝光这类短波长光更容易被散射掉(也就是我们看到的蓝天),剩下的红光经过折射照在影子里,就形成了红月亮。

红月亮的形成 | 图源:timeanddate

相反,因为月球几乎没有大气,日食的时候它的影子就是黑色的。

日食的月球影子 | 图源:Wikipedia

理论上,太阳地球月亮三点共线的时候就会发生月食。由于月亮公转的白道面和太阳公转的黄道面有个 5° 左右的夹角,这种情况每年大约只会出现两次,但一半以上是月偏食,而可见范围落在国内的月全食又会少一半以上。日食也是一样的道理。详情可以去参考资料 [6] 查看日月食日历。

月食的三维示意图 | timeanddate

比如今年 5 月 16 号也有一次月食,但它发生在北京时间 9:32 至 14:50。那会我们所在的区域面朝太阳,背对月球,所以看不见。

今年 5 月 16 号的月食,颜色由浅到深分别是白天、月亮高度在 0~6°、6~12°、12~18°、高悬于夜空 | 图源:timeanddate

明年 5 月 6 号也会有一次月食,虽然国内可见,但是半影月食,月亮只是会比平时暗一些,并不会出现红月亮。

掩星和行星的其他走位

本次月食的一大亮点在于,月亮在本影时恰好有一段时间掩盖了天王星,这段时间月亮并不是很亮,所以可以更容易地看到天王星。网上还有发烧友成功用望远镜拍到了月亮旁的天王星呈现出蓝绿色。

说起来,2017 年国考的常识判断第 10 题就考到了掩星:

常识判断部分

考试规则:点击你认为正确的选项

10.掩星是一种天文现象,指一个天体在另一个天体与观测者之间通过而产生的遮蔽现象。科学家经常借助观察这一现象来判断星体是否有大气层。当行星掩过遥远恒星,如果恒星变得模糊之后才消失,那么可以认为( )

A. 该行星有稠密的大气层

回答正确 √

解析:恒星一开始模糊是因为行星表面的大气层先对恒星进行遮掩,大气层虽然透光,但会对光进行散射和反射,使行星变得模糊。之后行星完全掩盖恒星,恒星消失。

B. 该恒星有稠密的大气层

回答错误 ✕

C. 该行星无大气层或大气层稀薄

回答错误 ✕

D. 该恒星无大气层或大气层稀薄

回答错误 ✕

恒星一开始模糊是因为行星表面的大气层先对恒星进行遮掩,大气层虽然透光,但会对光进行散射和反射,使行星变得模糊。之后行星完全掩盖恒星,恒星消失。故我们选 A。

与掩星相对的就是凌星了,不过我们一般更多用"凌日"这个词。掩星是视面积更大的星体掩盖更小的星体,而凌星是视觉更小的星体掩盖更大的星体。历史上,哈雷首次提出利用金星凌日测量日地距离,这种方法确实得到了相当精确的数值。凌星也是目前发现系外行星的主要手段,2019 年的诺贝尔物理学奖的获奖内容之一,就是用凌星时恒星的亮度变化来探测系外行星。

呐呐,既然都说到凌日了,不如再来聊聊冲日吧。凌日是对于在地球内侧的行星而言的,它发生在下合的时候,冲日则是对地球外侧的行星而言的,这个时候在地球上看行星是最亮的,不仅因为地球离它更近,还因为它的向阳面朝着太阳,类似于月亮的满月。所以对于地外行星来说,冲日是最佳观测时机,尤其是位于柯伊伯带的遥远行星。

地内行星和地外行星的位置相对关系 | 翻自:Wikipedia

呐呐,既然都上这张图了,那就把所有位置关系都过一遍吧。先来看地外行星,刚刚已经介绍过冲日了,"东方照"和"西方照"对应与太阳方向垂直的位置,"合"对应与太阳同侧的位置。

对于地内行星,就没有冲日的说法了,它不可能到达太阳的对侧。它的方位角离太阳最远的时候称为"大距",此时也是它的最佳观测时机。东大距时地内行星位于太阳东方,在黄昏时分晚于太阳落下;西大距时地内行星位于太阳西方,在清晨时分早于太阳升起。在地球上看来,当地内行星运行到太阳背后时,称为"上合",到太阳前面时称为"下合"。上下合将地内行星分为晨星与昏星。

和月食一样,地内行星下合时并不是每次都发生凌日。这是因为水星和金星的公转轨道分别与黄道呈 7° 和 3.4° 倾角。以金星为例,它在 2020 年和 1996 年下合时都没有掠过日面。

"金星式调皮" | 图源:李建基

与金星相比,水星离太阳更近,公转周期更短,会合周期(两次下合的时间)更短,因此发生水星凌日的可能性更大。下一次水星凌日在 2032 年 11 月 13 号下午三点到七点,让我们一起相约十年后。

参考资料:

  • [1] 又一颗小行星撞击地球,面对近地天体威胁人类准备好了吗?

  • [2] 首份陨石杀人记录:1888 年"星陨如雨",砸死一人砸瘫一人

  • [3] We Have The First-Ever Credible Evidence of Someone Killed by a Falling Meteorite : ScienceAlert

  • [4] Unsalan, O., Bayatlı, A. and Jenniskens, P. (2020), Earliest evidence of a death and injury by a meteorite. Meteorit Planet Sci, 55: 886-894.

  • [5] 流星颜色的秘密,你知道吗?

  • [6] Solar and Lunar Eclipses Worldwide

本文来自微信公众号:中科院物理所 (ID:cas-iop),作者:小牧同学,编辑:穆梓

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