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流星

流星

流星（Meteor）在中国古代记载中也被称做奔星或飞星，是固体物体从太空高速进入气态大气所产生的光和相关物理现象。流星现象涵盖了与此相关的物理过程有：热量的产生、冲击波的形成以及物质的电离。流星现象能够在任何具有足够密集大气层的行星或卫星上发生。在大气层中运动的这些固体物质被定义为流星体，其自然形成且尺寸范围大约在30微米至1米之间。流星起源于彗星、小行星碎片，每天大约有 48.5 吨的流星体进入地球。

流星一词源自希腊语“meteōron”，意为“高处之物”。流星雨的命名遵循特定规则，新发现的流星雨首先获得临时编号，确认后则获得包含IAU MDC数字代码和独特名称的正式编号。流星在古代文化中常被赋予特殊意义，如罗马帝国硬币上的凯撒神化。中国古代文献如《晋书·天文志》和《春秋》详细记录了流星现象。约公元前 357 年，亚里士多德在其著作《气象学》中认为流星是由被点燃的蒸汽产生的。1676年埃德蒙多·哈雷（Edmond Halley）提出流星可能来自太空。1799年和1833年的流星雨事件引起了广泛关注，推动了流星天文学的发展。19世纪，流星雨的动力学研究取得进展，例如赫伯特·安森·牛顿证实了狮子座流星雨的周期性。20世纪初，斯坦利·海(Stanley Hey)发现流星会影响无线电传播，这导致了射电流星科学的诞生。现代技术，包括摄影和雷达，使得流星研究更加精确。流星的颜色取决于其金属成分和大气中原子及分子的发光。流星的声音，通常在光消失后数秒内到达。流星的速度、高度和化学性质影响其观测特征。

流星主要分为两类：偶发流星和流星雨。偶发流星是随机出现的单个流星，而流星雨则是由周期性彗星所引发的，具有周期性，其轨迹的反向延长线都相交于辐射点。流星雨以辐射点附近的星座命名，如英仙座流星雨。流星雨的强度不一，有时会出现流星暴，即每小时超过1000颗流星。火流星是亮度较高的流星（视星等-4或更亮），能在100公里高度被观测到。

流星研究是天文学的一个重要领域，涵盖了多种观测方法，包括目视观测、望远镜观测、摄影、摄像和无线电观测。通过对流星的观测，科学家们能够研究流星体在行星际介质中的动力学行为和分布，以及它们在地球大气中的化学和物理过程，还可以探究行星形成、太阳系起源等有关课题。对流星雨的观测，例如对狮子座流星雨的观测，则为科学家们提供了研究彗星活动和太阳系内尘埃分布的机会。

定义

流星是固体物体从太空高速进入气态大气所产生的光和相关物理现象。流星现象涵盖的物理过程有热量的产生、冲击波的形成以及物质的电离。流星现象能够在任何具有足够密集大气层的行星或卫星上发生。

流星体

流星体是指太空岩石，其必须是自然形成且尺寸范围大约在30微米至1米之间。该术语仅适用于仍在太空中的岩石。这一术语专指那些尚未进入地球大气层的太空岩石。流星体主要来源于其他较大天体的残骸，这些天体可能因碰撞或爆炸而破碎。流星体的来源多样，包括彗星碎片、小行星残骸，甚至可能来自月球及其他行星。流星体的成分也各不相同，有的是岩石构成，有的为金属，还有的是岩石与金属的混合体。

行星际尘埃

相比之下，那些来自行星际空间、尺寸通常小于流星体的粒子被称为行星际尘埃。

陨石

当流星体在穿越大气层后未完全蒸发并最终坠落到地表，这些物质被称为石陨石。陨石的尺寸通常介于鹅卵石至拳头大小之间。陨石可能类似于地球岩石，但它们通常有燃烧过的外表，看起来很有光泽。当陨石的外表面在穿过大气层时熔化时，就会形成这种“熔壳（fusion crust）”。陨石主要分为三种类型：铁质陨石、石质陨石和石铁混合陨石。尽管大多数坠落地球的陨石为石质，但在坠落很久后被发现的陨石中，铁质陨石更为常见。铁质陨石因其密度较大，与地球岩石相比更易于区分。

流星烟雾

在流星体燃烧过程中，部分物质蒸发后会凝结成固体，这些凝结物即为流星烟雾。

火流星

火流星是一种亮度超过一般流星的天文现象。国际天文学联合会（IAU）将火流星定义为亮度超过任何行星的流星（视星等4或更亮）。国际流星组织（IMO）则有更严格的标准，将火流星定义为在天顶观测到的亮度为-3或更亮的流星。视星等达到-14或更亮的火流星称为superbolide。火流星的持续时间通常很短，一般在几秒内，亮度极高的火流星可能持续5到10秒。引起火流星的流星体直径通常在1米以上，在大多数情况下会在与大气摩擦过程中破裂，无法在穿过大气层的过程中幸存下来形成陨石。火流星现象每年发生约40次。

流星余迹

流星体在穿越地球大气层时，由于与大气分子的剧烈摩擦产生高温，导致其发光并最终烧毁。在燃烧过程中，流星体蒸发出的高能分子会强烈撞击周围气体分子，引发电离现象。这导致流星轨迹上形成一条细长的高电离密度气体柱，即流星余迹。流星余迹在形成初期直径较小，电离密度极高，直径通常在0.5至4.5米之间。随着时间的推移，余迹逐渐膨胀扩散，电离密度降低，最终消失。流星余迹的寿命与其质量成正比，质量越大的流星余迹寿命越长，一般余迹寿命在几秒至几分钟不等，最长可达数分钟。

流星雨

流星雨是指地球在其轨道上与大量流星体(流星群)相遇时产生的现象。流星群通常由周期性彗星散布的质点或彗核瓦解后的碎片组成，它们的轨道与彗星相似。这些流星群通常源自特定的彗星，即流星雨的“母体彗星”（有些流星雨有其他天体的母体，但不是彗星）。例如，哈雷彗星每76年绕太阳运行一周，是猎户座流星雨的母体。当彗星接近太阳时，会在太阳的热作用下直接升华成粒子云，形成一片碎片云。随着彗星绕太阳运行，其轨道上不断积累碎片。若彗星轨道与地球轨道相交，地球每年都会穿过这片碎片云，这些碎片在地球大气层中燃烧，形成流星雨。流星群随着时间的推移会因碰撞和太阳辐射而扩散，年轻的流星群较为密集，而较老的流星群则与偶发流星相似。

辐射点

引发流星雨的流星体与它们的母体彗星具有相似的轨道，因此在进入地球大气层时形成流星时，似乎源自天空中的一个特定点，这个点被称为流星雨的“辐射点”。流星雨的光迹从辐射点向外散开，所有流星的反向延长线都相交于辐射点。流星雨的命名基于辐射点所在的星座。例如，当辐射点位于英仙座时，相应的流星雨被称为英仙座流星雨。

流星暴

当地球穿过彗星碎片云中一个非常异常密集的部分时，就会发生流星暴。无法真正知道流星暴何时会发生，但当流星暴发生时，有可能在一两个小时内每小时看到数千颗流星。

命名

英文单词“meteor”（流星）的起源可以追溯至中古英语的“metheour”，进一步追溯到中古法语的“meteore”和中世纪拉丁语的“meteorum”。这个词根来自希腊语的“meteōron”，意为“高处之物”，由前缀“meta-”（意为“在...之上”）和“-eōros”（源自动词“aeirein”，意为“升起”）构成。在15世纪晚期，“meteor”一词首次出现，用于指代“任何大气现象”，这一用法源自中古法语的“meteore”（13世纪）和中世纪拉丁语的“meteorum”（主格形式为“meteora”）。希腊语中的“ta meteōra”指的是“天体现象，天上之物”，是“meteōron”的复数形式。形容词“meteōros”意为“高处的，从地面升起的，悬挂的”，由“meta”（意为“通过”）和“-aoros”（意为“升起的，被举起的，悬浮在空中的”，与动词“aeirein”相关，源自PIE词根*wer-“升起，举起，悬挂”）组成。“meteor”的“流星”这一特定含义，即“天空中的火球，流星”，最早出现在1590年代。

流星在中国古代记载中也被称做奔星或飞星，根据流星的颜色、亮度、尾迹长度、大小等分类，它又被分为天保、地雁、天雁、顿顽、解衔、大滑等。另有枉矢、天狗、营头等与流星相类的天象。

流星雨的命名规则

流星雨的命名规则分为两个阶段。第一阶段针对新发现的流星雨，由流星数据中心（MDC）根据提交日期分配临时编号，格式为：前缀M、四位数年份、表示月份的字母（A至P）、以及该月内提交顺序的数字。例如，2022年8月下半月提交的首个流星雨将被编号为M2022-Q1。

第二阶段适用于已确认的流星雨，它们将获得包含前缀M、IAU MDC数字代码和由发现者提议的独特名称的最终编号。所有提议的名称将由IAU流星雨命名工作组评估，最终编号和名称由IAU正式批准。

发现

早期观测

在古代，流星的观测常被视为重大事件的征兆，尤其在罗马和希腊文化中，流星被赋予了不祥的寓意。例如，公元前44年，一颗流星的出现被解释为对尤利乌斯·凯撒神化的崇敬，这一事件记录在罗马帝国的硬币上。罗马历史学家卡西乌斯·迪奥提到了公元前30年的“流星雨”，这可能与英仙座流星雨有关。基督教传统中，英仙座流星雨与圣劳伦斯的殉道相联系。

古代天文学家，包括巴比伦和埃及的学者，对流星进行了详细记录。在亚洲，尤其是中国、日本和韩国的历史文献中，流星的观测记录尤为丰富。中国古代的《晋书·天文志》对流星进行了分类，并描述了其特征，如颜色、亮度和尾迹。有些记录中还描述了流星的声音。《春秋》记载了公元前687年的天琴座流星雨，这是已知最早的流星雨记录。《宋书·天文志》则详细描述了水瓶座流星雨的观测情况，包括流星的大小、颜色、亮度、方位和声响等。国古代的流星雨记录多达数百次，为研究流星雨的辐射点、周期和轨道变化提供了珍贵的历史资料，同时也为研究流星群与彗星之间的关系提供了重要依据。

约公元前 357 年，亚里士多德在其著作《气象学》中提出了关于流星起源的理论，认为流星现象发生在大气上层，位于月下区域（即第一天球以下的区域），是由被点燃的蒸汽产生的。他将各种气象现象（即雨、风、雪、地震、流星、闪电等）归因于地球产生的不同“气质”的蒸气，这些蒸气根据其热、干、冷、湿的性质在亚月区域（即月球以下区域）中找到其位置。亚里士多德将流星分为三种类型，根据其外观和燃烧过程中蒸气的分布及数量进行分类。他的理论在古典时期和中世纪的欧洲被广泛接受。

直到13世纪，亚里士多德的理论开始受到挑战，人们开始考虑流星留下残留物的可能性。威廉·卡克斯顿在1480年出版的《世界之镜》中提到，如果能确定流星的地面轨迹，就有可能在其路径上找到灰烬或胶状残留物。这一观点标志着对流星起源理解的转变，逐渐从单纯的燃烧理论转向考虑物质转化和残留物的存在。这一转变为后来对流星起源的现代科学理解奠定了基础。

快速发展

尼古拉·哥白尼的日心说和艾萨克·牛顿的《自然哲学的数学原理》，这些理论为后续的天体运动研究奠定了基础。埃德蒙多·哈雷（Edmond Halley）是最早提出流星可能来自太空的科学家，他在1676年对一颗流星的高度进行了研究，推测其可能在大气层之上，并计算出其速度远超地球自转速度，推测其可能与地球绕太阳的速度有关。尽管如此，哈雷在1719年改变了观点，回归了亚里士多德的理论。普林格尔(Pringle)在1759年分析了1758年大流星的观测记录，认为流星有自己的运动轨迹，而不仅仅是地球的影响。

黎顿郝斯（Rittenhouse）在1786年计算了1779年观测到的流星高度，并提出了流星可能来自地球大气之外的观点。1799年的流星雨和石陨石事件，以及1790年法国阿让的陨石坠落，都为流星和陨石的外星起源提供了证据。克拉德尼（Chlandi）在1794年的研究支持了这一观点。本岑贝格（Benzenberg）和布兰德斯（Brandes）在1800年的观测计划首次确定了流星的高度，霍华德（Howard）在1802年的分析也支持了陨石非地球起源的结论。尽管如此，流星和陨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广泛关注，尤其是1807年康涅狄格州韦斯顿的陨石坠落，由本杰明·西利曼（Benjamin Silliman）研究，他基于化学成分判断陨石非地球起源。丹尼森·奥尔姆斯特德（Denison Olmsted）通过收集公众报告，发现了狮子座流星雨的周期性，并与爱德华·赫里克（Edward Herrick）合作，确定了其他季节的流星雨，如天琴座流星雨、英仙座流星雨和仙女座流星雨。

19世纪中叶，流星雨的动力学研究取得了显著进展。赫伯特·安森·牛顿（Herbert Anson Newton）通过分析历史数据，证实了狮子座流星雨的周期性，并预测了下一次大爆发。柯克伍德(Kirkwood D.)提出了流星雨是古代彗星碎片的理论，这一理论在1872年仙女座流星雨的观测中得到了证实，从而确立了流星与彗星之间的联系。这一发现标志着流星研究的一个重要里程碑，为理解流星的起源和运动提供了新的视角。

现代观测

19世纪，摄影技术的发展使得捕捉这些短暂现象成为可能。1858年，乌瑟伍德(Usherwood)拍摄到了第一颗彗星的照片，而流星摄影则在1886年由韦尼克(Weineck)在布拉格和德累斯顿的实验中诞生。随着摄影技术的改进，天文学家能够更准确地测量流星的速度和轨迹，如埃尔金(Elkin)的自行车车轮方法和倾斜镜法。

20世纪初，斯坦利·海(Stanley Hey)在第二次世界大战期间发现流星会影响无线电传播，这导致了射电流星科学的诞生。战后，军用雷达设备被用于民用，使得曼彻斯特大学的天文学家能够在乔卓尔·班克天文台(Jodrell Bank)开始流星研究。雷达技术的发展使得科学家能够探测到更小的流星体，并且能够在白天和夜间工作，极大地扩展了观测范围。

随着技术的进步，射电天文学开始测量数千颗流星的速度和轨道，发现大多数流星并非来自星际空间。然而，随着计算能力的提升，科学家们能够模拟流星流的演化，揭示了彗星内部结构的新信息。这些进展不仅增加了对流星物质轨道和强度的理解，也为彗星研究带来了新的视角。

形成原因

流星是由流星体穿越地球大气层时产生的一道光线和相关物理现象。流星体是围绕太阳运行的岩石或铁块，通常由小行星碰撞产生的岩石碎片构成。彗星在绕太阳运行时也会释放尘埃和碎片，形成流星体。当流星体飞近地球时，受地球引力的吸引，会高速落入地球大气层，与大气产生激烈摩擦而生热，周围的气体因此发光，形成流星。

流星雨是地球在穿越流星群时产生的天文现象，这些流星从天空中的一个特定点（辐射点）向外散开，形成光迹。流星群通常由周期性彗星散布的质点或彗核瓦解后的碎片组成，它们的轨道与彗星相似。这些流星群通常源自特定的彗星，即流星雨的“母体彗星”（有些流星雨有其他天体的母体，但不是彗星）。当彗星接近太阳时，太阳的热辐射会剥离其表面物质，留下大量流星体在其轨道上，形成多个流星流。地球穿越这些流星流时，数千流星体进入大气层，产生流星雨。

火流星实际上是较大的流星，由流星体进入地球大气层并燃烧形成。例如，2003年3月被称为“芝加哥火球”的事件，是由一个约1至2米宽的行星际岩石造成的。在进入大气层时，它加热并最终分裂成约500个碎片。造成火流星的流星体直径可能超过一米，但通常不足以完整的穿越大气层，大多数情况下会在穿越大气层的过程中爆炸分裂。在大气层中爆炸的火流星在技术上被称为“火球（bolides）”。

性质与特征

物化性质

许多流星体通过大气时会碎裂,并且在很低的压力下就破碎。这种现象说明,它们是易碎的和多孔的松脆物体,而且密度较低(平均密度每立方厘米只有十分之几克)，可能属于彗星物质，这类流星体称为彗星流星体。从流星的光谱来看，还有另外两类流星体:一类由碳质球粒陨石构成,称为碳质球粒陨石流星体:另一类由坚硬的一般球粒陨石构成,称为一般球粒陨石流星体。以上三类在火流星中各占1/3,而在拍摄到的暗弱流星中，仅有彗星流星体和碳质球粒陨石流星体几平没有一般球粒陨石流星体。不同种类的流星体贯穿大气的能力不同。彗星流星体的贯穿能力很低。它们通过大气后,可能碎裂为更小的质点。

在流星头部的光谱中，发现了下列中性原子谱线、、、、、、、、、和；还有元素一次电离谱线:、、、和。流星光谱随流星体的速度和流星的亮度而变化。的H和K线是快速流星的主要特征，、和的谱线是慢速流星的主要特征。

大小：流星体的尺寸差别较大，从尘埃微粒到极大的固体块。尺寸和质量很大的流星体比较少见。尺寸小的流星用肉眼观察不到，但用雷达仍可探测到。小的流星尽管用肉眼观察不到，但却是流星分布的主要部分。尽管有些流星采用现有的雷达无法探测，但可以观测到它们在电离层的聚集效应。大多数可见流星的流星体直径在1毫米至1厘米之间。而一颗直径为0.5毫米、重量仅为0.00006克的流星体造成的流星视星等为+5，在黑暗的天空中肉眼几乎难以察觉。

结构：英国天文学家弗雷德·霍伊尔认为，一般肉眼可见的流星，密度都惊人的低，差不多是水的密度的二十分之一，这样的流星体即使是固体，也是多孔性的结构，与石陨石（密度3～4克）和陨铁（密度8克左右）完全不同。许多流星体通过时会碎裂，并且在很低的压力下就破碎，这种现象也说明它们是由易碎的和多孔的松脆物质所组成。

质量：从流星的光度和运动的能量可以推定流星体的质量，视星等相当于一等亮星（在标准距离100公里看到的）的流星，流星体的质量是二十分之一克，6等亮度的流星其流星体的质量是一百分之一克。

速度：流星体的地心进入速度从 11 到 72 千米/秒不等，分别取决于地球的逃逸速度（11 千米/秒）和地球围绕太阳旋转的速度（30.3 千米/秒）以及太阳系的逃逸速度（42 千米/秒）。流星体与大气分子的高速碰撞导致其动能迅速转化为电离和激发，形成可见的流星轨迹。这些轨迹直径通常小于1米，但长度可达数十公里。在傍晚或地球的后缘，流星体必须赶上地球大气层才能形成流星，而且速度往往很慢。在早晨或地球的前缘，流星体可以与大气层正面碰撞，而且速度往往很快。

高度：大多数流星发生在称为热层的大气区域。这个“陨石区域”位于海拔约80公里至120公里之间。这只是一个一般准则，因为非常快的流星可能首先在这个高度以上可见，而缓慢而明亮的流星可能会穿透这个带以下。

发光：当流星体进入地球大气层时，它们与大量空气分子发生碰撞。这些碰撞会剥落流星体的外层，产生钠、铁和镁原子的气态。在随后的碰撞中，电子被撞击至原子核周围更远的轨道。当电子回落至其基态位置时，会释放出光能。这一过程与气体放电灯中的发光原理相同。

流星的颜色:流星的颜色是由流星体的金属原子发出的光（蓝色、绿色和黄色）以及空气中的原子和分子发出的光（红色）引起的。金属原子发出的光很像我们的钠放电灯：钠（）原子发出橙黄色光，铁（）原子发出黄光，镁（）发出蓝绿色光，电离钙（）原子可能会添加紫色调，而大气中的氮（）和氧原子（）分子会发出红光。流星的颜色取决于占主导地位是金属原子发出的光还是空气等离子体发出的光。

流星的声音:流星在大气上层产生的声波，如音爆，通常在流星的可见光消失后数秒才到达。在某些情况下，如2001年的狮子座流星雨，人们报告听到了与流星同时发生的“噼啪”“嗖嗖”或“嘶嘶”声。这些声音可能由流星的离子尾流与地球磁场相互作用产生，形成无线电脉冲。随着尾迹消散，释放出的电磁能量在音频频率达到峰值，足以引起导电材料的振动。尽管实验室研究支持这一机制，但现场测量尚未证实。1998年在蒙古进行的控制条件下的录音支持了这些声音真实存在的观点。

流星通常不产生可听声音，除非它们非常明亮，如狮子座流星雨中的火球，这些流星在高空中产生的音爆有时可以被听到。如果流星体的颗粒大于空气分子的平均自由程，会在其前方形成高马赫数的冲击波。在极少数情况下，这种冲击波深入大气层足够深，以至于可以被听到，声音类似于远处的飞机音爆。

余辉：余辉是流星路径上金属原子（、、）持续发射的光。余辉会持续几秒钟。

瞬现余迹：瞬现余迹是流星头部后面的短暂光芒。瞬现余迹主要是由中性氧原子的绿光引起的。唤醒持续 1-10 秒。瞬现余迹眼睛不能分辨但是可以用照相的方法记录。

久现流星余迹：久现流星余迹是指流星余辉褪去后，在流星的路径上仍然存在的久现流星余迹。久现流星余迹可持续 1-30 分钟（通常为 4-6 分钟），视亮度为 +4 至 +5 等。这些久现流星余迹的光学光来自（钠）和（铁氧），是氧原子和臭氧分子在钠原子和铁原子的催化下发生的气辉式化学反应。持续时间足够长，可以用望远镜研究流星的轨迹。高层大气的风会扭曲流星余迹的形状。

尘埃余迹：流星不仅会发出耀眼的光芒，还会留下尘埃余迹，部分尘埃还可能会燃烧起来。尘埃余迹类似于烟柱，可以持续几个小时。尘埃余迹可以推测出高层大气的风向和风速。

化学性质

加拿大学者米尔曼，根据到1955年为止所得到的155颗流星光谱的资料，认证出流星中有如下中性原子：氢、氮、氧、钠、镁、铝、硅、钙、铬、锰、等；有如下电离原子：镁、硅、钙、铁等。

特征

流星掠过空中，会发出大量的光和热，它会使周围的气体电离，并很快扩散形成以流星轨迹为中心的柱状电离云，这就是所谓的“流星电离余迹”。流星电离余迹具有反射无线电的特性，这些射电回波不仅能用来探测流星路径及判断流星雨的辐射点，还可以进行远距离通信。

研究人员通过估算不同辐射流量密度的流星发生率，并考虑视场范围、设备灵敏度等限制因素，最终计算出，在70至100MHz，流星自发射电辐射的谱指数上限为-3.7。

分类

按照周期性的不同，流星可以分为偶发流星和流星体。有的流星是单个出现的，在方向和时间上都很随机，也无任何辐射点可言，这种流星称为偶发流星。流星雨与偶发流星有着本质的不同，流星雨的重要特征之一是所有流星的反向延长线都相交于辐射点。偶发流星每天都会产生，发生的天区和时间都具有随机性，而流星雨通常由周期性彗星散布的质点或彗核瓦解后的碎片所引发具有时间上的周期性，有些可以科学地预测，因此流星雨也被称做周期流星。

有些流星在很短的时间里变得非常亮，被称为火流星(Fireballs)，这种明亮的火流星通常出现在100km以下的高度。大多数可见的流星出现在90～120km的高度，称为可视流星(Meteor)。尺寸小的流星用肉眼观察不到，但用气象雷达仍可探测到，称为无线电流星。小的流星尽管用肉眼观察不到，但却是流星分布的主要部分，称为微流星。尽管有些流星采用现有的雷达无法探测，但可以观测到它们在电离层的聚集效应。

偶现流星

偶现流星，即那些不随特定流星雨出现的零星流星，其观测受到多种因素的影响。一个目视观测者夜晚平均每小时可看到10颗偶现流星。在无光污染和无月光的夜晚，使用望远镜观测时，偶现流星的可见数量会增加。通过对大量观测数据的统计分析，可以得出以下结论：

这些观测结果可以通过地球的运动来解释。流星体在地球周围的空间分布相对均匀，但由于地球的自转和公转，后半夜（尤其是黎明前）地球迎面而来的流星体速度较快，导致可见流星数量增加；而前半夜，流星体从地球后方追来，速度较慢，因此可见流星数量较少。在秋季，地球公转偏向赤道北，北半球观测者在地平线上方遇到的流星体较多且速度较快，流星出现率较高。而在春季，地球公转偏向赤道南，北半球观测者在地平线下方遇到的流星体较少且速度较慢，流星出现率较低。

流星雨

流星雨是地球在穿越流星群时产生的天文现象，这些流星从天空中的一个特定点（辐射点）向外散开，形成光迹。流星群通常由周期性彗星散布的质点或彗核瓦解后的碎片组成，它们的轨道与彗星相似。随着时间的推移，这些碎片会因相互碰撞和太阳辐射效应而逐渐散开，最终成为偶现流星。年轻的流星群较为密集，而年老的流星群则与偶现流星相似。

流星雨通常以辐射点附近的星座命名，如英仙座流星雨、狮子座流星雨、宝瓶座流星雨和猎户座流星雨等。这些流星雨每年在特定时间发生，由相应的彗星（如斯威夫特·塔特尔彗星、坦普尔－塔特尔彗星、哈雷彗星和恩克彗星）产生的碎片在地球大气层中燃烧形成。流星雨的强度可以从每小时几颗到数千颗不等，有时甚至会出现流星暴，即每小时超过1000颗流星。

流星雨的观测不仅为天文爱好者提供了壮观的天文景观，也为科学家提供了研究彗星和太阳系尘埃的机会。通过摄影和雷达观测，科学家已经发现了大约2000个流星雨，并且证实了一些流星雨与活动彗星的轨道有直接关联。例如，狮子座流星雨与坦普尔-塔特尔彗星有关，而双子座流星雨则与小行星法厄同（Phaethon）有关，后者可能是一颗曾经活跃的彗星的残骸。

火流星

火流星是一种亮度超过一般流星的天文现象，其亮度足以在距离地平线约100公里的高度被观测到。国际天文学联合会（IAU）将火流星定义为亮度超过任何行星的流星（视星等4或更亮）。国际流星组织（IMO）则有更严格的标准，将火流星定义为在天顶观测到的亮度为-3或更亮的流星。这一定义考虑了观测者与地平线附近流星的距离差异。例如，一颗在地平线上方5度的-1等流星，如果观测者位于其正下方，其亮度将被视作-6等，因此被归类为火流星。视星等达到-14或更亮的火流星称为superbolide。

火流星是一种罕见但全球频繁发生的天文现象。尽管大流星事件几乎每日发生，但个人目睹的机会极为有限。火流星可能在任何时间出现，包括白天或多云的夜晚，尤其是在海洋或人迹罕至地区上空。观测者若不在户外或未面向正确方向，即使火流星经过上空也可能错过。

美国流星协会记录的火流星数量逐年增加，每年可能有超过50万个火流星事件，但大多数未被注意到，因为许多发生在海洋上空或白天。欧洲火流星网和美国航空航天局的全天空火流星网能够探测和追踪许多火球事件。

国际流星组织（IMO）高度重视火流星观测数据，用以确定火流星的起源并寻找可能的陨石。火流星的亮度是其主要特征，通常比天空中除太阳和月亮外的所有天体都要亮。火流星的持续时间通常很短，一般在几秒内，亮度极高的火流星可能持续5到10秒。超过10秒的持续发光通常表明观测对象可能是卫星或其他飞行器。

天顶亮度的计算公式为，其中M是天顶亮度，m是视亮度，h是地平线上的高度。无线电火流星通过前向散射方法捕获，其回声持续时间超过10秒，但其视亮度无法直接从回声持续时间确定。

有时候，火流星钢出现时是蓝色或绿色的，而在进入稠密的大气低层时则变成了缸色。在大多数情况下，火流星头部显示出眩目的白光，而尾部由于是急速冷却的烟雾和飞溅的流星碎片，呈现一片缸光。

观测与探测

目视观测

目视观测在流星天文学中占据核心地位，尽管现代技术如摄影和视频设备的应用不断增加，但目视观测仍然是分析流星活动的关键方法。观测者需要考虑多个关键因素，在北半球，下半年是偶发流星活动较为集中的时期，而南半球则在上半年，尤其是在一月和七月初。在一天中，夜晚尤其是在晨曦前，是流星最容易被观测到的时段。在活跃的主要流星雨期间，如象限仪座、天琴座、宝瓶座、南宝瓶座、英仙座、猎户座、狮子座、双子座和小熊座流星雨，观测者有机会目睹比平时多十倍的流星。这些流星雨的最佳观测时间通常在清晨，特别是在十二月十四日和八月十二日等特定日期。

为了最大化观测效果，应选择光污染较少的地点，如乡村地区，并确保观测环境足够黑暗以避免月光干扰。观测者应使用舒适的躺椅，并在观测前保持清醒，必要时可小憩以保持精力。除了在流星活动高峰期观测，观测者还可以在其他时间观测次要流星雨，这有助于发现罕见的流星事件或新的流星活动。目视观测者应至少连续观测1小时，详细记录流星的类型、出现时间、亮度、极限星等以及速度和颜色等特征，以增进对流星活动的理解。

望远镜观测

望远镜观测流星是一种不依赖于特定流星雨的观测方式，适合在任何晴朗且黑暗的夜晚进行。在没有主要流星雨的时期，尤其是在每年的前六个月的早晨，观测者更有可能发现意外的流星雨。对于初学者，选择在流星活动较多的时期，如九月或双子座流星雨期间开始观测，可以增加观测的趣味性和实践机会。随着经验的积累，望远镜观测者每小时观测到的流星数量会逐渐增加。

望远镜观测对天空条件非常敏感，因为其狭窄的视野导致观测到的流星平均亮度较低。因此，应避免在黎明或月亮明亮的时期观测，以免受到大气消光的影响。在特殊情况下，如可能的流星雨爆发，观测者可能会选择在这些时段进行观测。在云层破碎的情况下，即使肉眼观测受限，望远镜观测仍然可以继续。

流星活动在黄昏至黎明期间逐渐增强，因此晚些时候的观测时段可能会观测到更多流星。观测地点的选择至关重要，应选择远离人工光源的黑暗地点，以减少光污染。在城市中，这可能需要前往乡村地区。为了保护眼睛适应黑暗，可以使用外套、暗色布料或橡胶眼罩，并与邻居沟通以减少光污染。

观测前的准备工作包括确保舒适度，使用舒适的座椅、保暖衣物和遮盖物以保持温暖和干燥。观测设备应包括已安装的望远镜、精确的手表。在选择观测图表时，应考虑到望远镜视野的局限性，精心规划观测区域。对于不同速度的流星，观测区域应距离辐射点不同的角度，以优化观测效果。在观测前，应在星图上标记实际辐射点位置，并考虑辐射点的漂移。同时，检查黎明、辐射点高度和月亮的升起/落下时间，根据这些信息规划观测。在观测现场，应保持警惕，避免强光，确保眼睛充分适应黑暗，并熟悉在完全黑暗中使用录音设备。在开始观测前，应记住辐射点位置、视野内星星的星等以及确定极限星等的区域。

摄影观测

数码单反相机（DSLR）极大地提高了流星摄影的效率，其快速的曝光时间和即时性为观测者提供了实时调整设置的便利。尽管镜头选择的原则在胶片时代已经确立，但数码传感器的线性光探测特性使得曝光时间通常不超过一分钟，而胶片摄影可能需要更长的时间。在DSLR上，ISO设置主要作为增益控制。在暗夜条件下，中等快速镜头配合ISO 1600可以在60秒内捕捉天光，而广角和慢速镜头适合进行更长时间的曝光。

相机的选择应考虑其长时间曝光能力和在黑暗环境中的操作便利性。镜头的选择应注重快速性和清晰度，通常在15mm至80mm的焦距范围内，可以通过E值（E = d² / f）来评估其性能。在寒冷环境中，应采取措施防止镜头结露，如使用电热丝加热。尽管胶片摄影已被数码摄影所取代，但在特定情况下，高感光度胶片（如ISO 3200/36）仍可用于流星摄影，曝光时间通常在10到15分钟，但在极暗条件下，30分钟的曝光也能取得有效结果。流星出现时，应尽快结束曝光以避免图像干扰。

大流星巡逻摄影通常采用广角或鱼眼相机，并使用中等感光度胶片（ISO 200/24）进行长时间曝光，以捕捉罕见的大流星事件。这种观测方式在网络化观测中尤为重要，有助于确定大流星轨迹和可能的陨石坠落点。

视频观测

视频观测是流星科学研究中的先进技术，起源于20世纪70年代，由专业天文学家和业余爱好者在日本（1986年）和荷兰（1987年）首次采用。如今，业余爱好者的视频观测已达到半专业水平。视频观测结合了视觉和望远镜观测的优势，能够精确确定流星的时间、位置、亮度和速度等参数，甚至获取光曲线和流星光谱等特殊特征。尽管视频观测的定位精度不如摄影，但其记录的流星数量远超任何照相相机，尤其是在记录微弱流星方面。

视频观测系统主要由快速镜头、图像增强器和摄像机组成。图像增强器是系统的核心，应具备高增益、大光电阴极直径和低噪声。目前有三代增压器可供选择，第二代和第三代增强器因其高增益和低失真特性而受到青睐。视频系统分为广角、标准和伸缩式三种类型，分别适用于不同的观测需求。广角系统视场直径超过40°，标准系统视场在40至20°之间，伸缩式系统视场小于15°。摄像机的选择应基于与图像增强器的兼容性，CCD视频模块是常见选择。

视频流星的分析分为两个阶段：首先在录像带上识别流星，然后测量其基本属性。虽然大部分分析工作曾需手动完成，但现在已有MetRec、MeteorScan等软件包实现全自动分析，这些软件不仅用于流星探测，还能进行实时数据分析。AstroRecord软件则用于视频流星的精确离线测量。自1999年3月以来，MetRec已成为德国自动视频流星相机网络的基础，该网络在晴朗夜晚持续运行。

火箭观测

为了深入探究行星际空间中的流星体及其对人造卫星和宇宙飞船的潜在影响，苏联在1958年发射的第三颗人造卫星以及1959年发射的第一枚洲际火箭，以及随后发射的一系列考察火箭上，均装备了专门的流星观测记录设备。这些设备的核心功能是利用压电元件将撞击其表面的流星体的动能转换为电能，并记录下这些数据。通过无线电遥测系统，这些记录被转换成信号并传输回地面。这种研究方法对于使用雷达难以探测到的微流星（直径通常为几个微米）尤为重要。

观测数据揭示，在距离地面140至300公里的高空区域，质量约为十亿分之一克的微小尘粒大约每隔数小时才会与火箭表面发生一次碰撞。这一发现表明，流星或微流星对人造卫星和宇宙飞船构成的威胁相对较小。

分光观测

分光观测流星的历史始于1864年，当时A.S.威廉·赫歇尔首次通过目视方法观测到流星光谱。随后，天文学家们发现流星核和余晖的光谱特征存在差异，流星核的光谱通常是连续的，而流星余晖的光谱较淡。流星核光谱中，钠的黄色谱线和镁的绿色谱线尤为显著。1885年后，目视分光法被照相方法取代，但直到1931年米耳曼在美国哈佛大学天文台开始系统研究，才取得了显著进展。他通过安装物端棱镜，成功拍摄到多张流星光谱照片，并将流星光谱分为Y类（含电离钙的H和K谱线）和Z类（不含这两条谱线）。后来，又增加了X类，以区分镁的紫外谱线强度。

截至2003年，已积累了超过100张流星光谱，确认了铁、镁、铬等元素的谱线。流星光谱中未发现空气、氧和氮的谱线，且激发温度较低，这与铁光谱的激发温度相符。流星的连续光谱可能由高温气体发射和黑体辐射组成，证实了法布里关于流星光来源的理论。流星光谱的不同类型可能与流星体的组成和激发程度有关，尽管钙在石陨石中含量较高，但并非所有Y类光谱都来自含钙的陨石。马耳采夫发现流星出现的高度和地心速度之间存在关系，这可能影响激发情况。流星余晖的光谱，自1866年以来被观测，但其资料较少，可能与高层大气中的氮余晖现象相似，表明流星体在稀薄大气中可能长时间保持激发状态。

无线电观测

无线电流星散射观测是一种利用流星轨迹反射无线电波的技术，它允许观测者接收到远至2000公里外的无线电信号。这项技术通过计算机自动化观测系统，观测者能够更精确地记录流星事件。

无线电流星散射观测的原理是，当流星进入大气层时，其轨迹能够反射远处发射器的无线电波，使得接收器能够捕捉到这些信号。这种反射可以持续很短的时间，通常与流星的物理特性有关。为了从这些观测中提取流星的物理数据，如速度、质量和流星流成员身份，需要依赖于理论模型。尽管经典理论主要关注背向散射，但前向散射的几何特性也已被纳入考虑。此外，全波理论和射线追踪技术等数值方法也被应用于处理观测数据。

流星轨迹的反射特性是镜面的，这意味着发射器和接收器之间的几何关系决定了信号的接收。这种反射通常发生在轨迹的特定部分，而且只有当轨迹适当定向时，才能在接收器处产生可检测的信号。在火腿电台流星观测中，常用的发射器包括FM广播电台、电视台和业余信标。

流星信号的类型取决于轨迹中自由电子的密度。欠密轨迹对应于暗淡的流星，而过密轨迹则对应于更亮的流星。欠密流星的信号通常短暂且遵循镜面规则，这使得它们在流星流观测中非常有价值。过密流星的信号则可能持续较长时间，但由于轨迹的扭曲，其信号可能变得不可预测。

轨迹的扩散和奥古斯丁·菲涅耳振荡是影响信号接收的两个重要因素。轨迹扩散导致离子密度分布变化，而菲涅耳振荡则与轨迹上不同点的相位差有关。这些现象对于理解流星轨迹的物理特性至关重要。在上层大气中，强风可能导致流星轨迹扭曲，从而影响无线电波的反射。这种风切变现象可能导致多个反射点的出现，使得信号接收变得复杂。为了准确地还原观测数据，需要对这些现象有深入的理解，并利用适当的理论模型。

观测价值

流星科学涵盖了流星体的动力学、来源和分布，以及它们在行星际介质和地球大气中的化学成分和物理过程以及流星体对空间天气的影响、对空间技术的危害，以及石陨石、微流星体和行星际尘埃的实验室研究。

天文学

而天文学研究上，观测流星体具有重要意义。首先，从彗星角度，流星体的碎片具体来自彗星何处尚且不知，面对分裂的动力学细节还存疑惑，需要等待更多观测数据的积累才能得知。其次，从太阳系角度，观测流星体可以得到新的研究启发。与饱经风霜的行星相比，流星体和陨石只是碎片，它们自形成之初没经历什么演化，显得非常的“原始”，通过观测它们可以更好地探究行星形成、太阳系起源等有关课题。

太阳系天体质量分布

观测流星可以揣测太阳系大小天体质量分布情况。图为利用双站观测得到的不同流星体的质量（对数）与流量的关系图，实线和虚线是两个模型的导出结果，圆点是观测结果。

预防风险

从预防风险角度，监测流星可以帮助科学家了解近地空间环境。虽然流星对生活在地面上的人不会造成直接危害，但因流星体速度极高，对太空中的航天器容易构成威胁。故对流星规律性的研究，可帮助人造物避开碎片密集的区域。

学术研究

流星体进入地球大气层时引发的物理过程，包括声、光、热和电磁现象，为地球大气的物理特性研究提供了重要数据，对地球物理学具有深远影响。此外，流星电离余迹对无线电波的散射效应已被应用于实现远距离无线电通信，这种通信方式不受太阳活动干扰，对国家安全和经济发展具有战略意义。

对流星体在地球附近、太阳系空间以及银河系空间的分布、运动和发展的研究，对于揭示太阳系起源和天体演化过程至关重要。研究行星际空间中流星体的尺寸、质量、分布和运动规律，对于保障宇宙航行安全和推动太空探索具有显著的现实意义。

天文学家们通过分析摄影流星和无线电流星的速度分布，揭示了太阳系中流星体运动的复杂性。摄影流星的速度分布特征为两个峰值，分别位于20-40千米/秒和60-70千米/秒，这与无线电流星的分布形成对比，后者的速度峰值更高且分布更集中。这种速度分布的差异性体现了流星体在太阳系内运动的多样性。研究发现，产生亮度大于3等的流星的大型流星体，其轨道半长轴平均约为5天文单位（AU），而产生亮度在-3到+3等之间的小型流星体，其轨道半长轴则平均约为3 AU。随着流星体质量的减小，其轨道尺寸也相应减小。在轨道离心率的分布上，雷达和摄影观测均显示，随着离心率的增加，轨道数量有所上升。大型流星体的轨道离心率主要集中在0.85到0.90之间，而小型流星体的轨道离心率分布则更为广泛。轨道近日点距离的分布显示，雷达观测在0.2到0.9 AU范围内较为均匀，而摄影观测则揭示了更为复杂的分布模式。在轨道倾角方面，雷达观测显示流星体轨道在整个范围内几乎均匀分布，而摄影观测则显示大型流星体倾向于小倾角轨道，小型流星体的轨道倾角分布则更为均匀。

通过对比摄影和雷达观测数据，科学家们得以洞察流星体在太阳系中的运动模式。大型流星体的轨道特征类似于长周期彗星，而小型流星体则展现出更多样化的轨道特性，包括接近圆形的轨道和大倾角轨道。这些研究成果对于理解流星体的起源、演化以及对宇宙航行的潜在影响具有重大意义。

科学家们通过对流星体在地球大气中产生的冲击波现象的研究，特别是流星体在大气较低过渡流层中强烈消融时产生的冲击波的研究，得以洞察冲击波的生成机制、动力学过程，以及流星体周围形成的水动力屏蔽层在冲击波形成中的关键作用，但任然缺乏能够精确模拟非连续流状态下流星体强烈消融的流场和冲击波形成的综合模型。

重大事件

1799年狮子座流星雨

在1799年，一场壮观的狮子座流星雨在美洲引起了科学家们的极大关注。当时，著名的德国科学家亚历山大·冯·洪堡（Alexander von Humboldt）和他的同伴、法国植物学家艾梅·邦普兰（Aimé Bonpland）正在委内瑞拉的库马纳（Cumana）进行考察。他们记录了这一事件，并将其广泛传播到科学界。据传，类似的流星雨在1766年也曾在库马纳上空出现。

洪堡详细记录了这一现象。在1799年11月12日凌晨2:30分，邦普兰因头部受伤仍在疼痛，于是走出户外，享受清新的空气。就在那时，他注意到从东方和东北方向升起了极其明亮的流星。他唤醒了洪堡，后者描述说：“天空中没有一片区域，哪怕是三个满月大小的空间，不被爆炸的流星（大流星）和流星填满。”这些流星留下的光迹通常持续七到八秒。许多流星的核体大小与木星相当，从中射出明亮的火花。这场流星雨在四点钟后逐渐消失，尽管在日出后的十五分钟内，仍有流星被观测到。

1833年狮子座流星雨

在1833年11月12日至13日的夜晚，地球经历了一场极为壮观的狮子座流星雨，其强度非常大。在波士顿地区估计每小时有约240000颗流星划过天际，相当于一场普通流星雨的一半。这场流星雨的密集程度在美国各地被形容为“如同暴风雪中的雪花”，每秒钟可达20颗。这一现象引发了公众的恐慌，直到天亮，这些流星才逐渐停止。

观测者们发现流星似乎从一个位于轩辕十二附近的点辐射出来，形成了一个伞状的图案。这一被称为“辐射点”的发现，是19世纪最重要的天文发现之一，标志着流星天文学的诞生。在此之前，流星现象并未受到天文学家的重视，但1833年的这场流星雨改变了这一观念，促使科学家们开始探索流星的起源。

通古斯大爆炸

1908年6月30日，西伯利亚地区上空发生了通古斯大爆炸，这是一次由石陨石引发的重大天体撞击事件。目击者描述了火球和巨响，以及由此引发的森林火灾和树木倒伏。由于事件发生在偏远地区，直到1927年才有科学考察队到达现场，确认了陨石爆炸造成的破坏。这次爆炸的能量相当于15兆吨三硝基甲苯，远超过小男孩原子弹的爆炸力。科学家们推测，这次爆炸可能是由一颗直径约50至100米的石质或碳质小行星引起的，这类物体平均每几百年与地球发生一次碰撞。爆炸在大气层中发生，产生了火球和冲击波，但未留下明显的撞击坑。尽管爆炸产生的辐射能量足以点燃森林，但冲击波迅速扑灭了火势，导致森林被烧焦而非持续燃烧。美国航空航天局（NASA）已成立行星防御协调办公室，并在DART任务中测试了应对未来潜在威胁的技术。

地球访客

2019年，研究人员在美国国家航空航天局（美国航空航天局）的近地天体研究中心（CNEOS）目录中发现了CNEOS 2014-01-08。数据显示，2014年1月8日，这颗宽0.9米的流星以216000公里/小时的速度进入地球大气层，其行进轨迹极为独特，表明它可能来自太阳系外。此次，通过对岩石此前的路径进行建模，并评估其与太阳系内行星引力之间的相互作用，研究人员证实：它的确来自太阳系外。研究人员表示，地球的星际访客如此频繁地现身可能意味着，35亿年前在地球上萌芽的生命种子可能来自另一个恒星系统，分析它们可为研究遥远恒星系统的化学组成提供新见解。