- 科技報導
文章專區
2020-08-15如何觀察流星雨？讓這本書帶你一探究竟
464 期
Author 作者
大衛．迪金森（David Dickinson）、弗雷澤．凱恩（Fraser Cain）。
在你開始閱讀本指南的任何內容之前，請先完成這個挑戰：在今天晚上日落左右的時間點（假設天空還算晴朗），輕鬆地走出去看看夜晚的天空。
凝視著天空，你看到了什麼？
一旦太陽下山之後，你就會進入一個大家稱之為黃昏的時段，在這段暮色朦朧的時間裡，陽光的亮度幾乎每分鐘都會有所變化。但是攝影師們對這段特殊時間都非常地熟悉。因為這一段黃金時刻正是白天逐漸轉變成黑夜的過程，環境會慢慢地進入藍色時刻。隨著夜色加深，人類眼睛裡的錐形細胞會在逐漸變暗的光線中，切換成更敏感的桿狀細胞，因此環境中星體的顏色就會消失。就像我們在拍照的時候，當天色從白天變成夜晚時，我們會把快門從高速切換成低速一樣。使用眼罩或是坐在黑暗的房間裡，甚至可以讓你在即將進行的夜間觀察活動中提前適應黑暗的環境。你的眼睛對黑暗的環境適應得越好，你就能夠看到更多星星。現代電子設備的明亮螢幕可能會破壞你在夜間觀星的效果，許多業餘的天文學家會使用紅色的濾光片來確保不會受到影響，或者至少修改應用程式的設定，在觀察時將顯示的亮度調整至最暗，或是偏紅的夜間模式。有幾個應用程式甚至可以自動調暗螢幕，並且在暮光時刻將顯示螢幕的藍光減低。
保護你的夜間視力。你將會需要它。
那麼，你今晚看到了什麼？看得到月亮嗎？黃昏或黎明的昏暗時段，實際上可以分成三種不同類型的定義：民用曙暮光，航海曙暮光，以及最黑暗的天文曙暮光。也許，當暮色變暗時，你可能會發現有一顆類似恆星的星體，在天空中慢慢地移動。這個其實是一顆人造衛星，一種現代太空時代的產品。大多數的情況下，衛星會跟隨著地球的自轉，在天空中由西向東緩緩地移動，這些在暮色中，暴露在太陽照射下朝著固定方向移動的「星星」，很快就會在到達地球陰影的邊緣時隱沒。其中大部分是舊的火箭推進器，它們最終會在軌道上無聲地翻滾直到墜落。大約一個星期左右，你可能就會看見國際太空站從頭上飛過。自從2000年遠征一號團隊首先進駐以來，人類持續在太空中營運這個地球軌道上的前哨站。
如果你長時間觀看天空，甚至可以發現更多有趣的景象。
生活在中高緯度地區的居民，將會有很大的機會看到閃爍的極光，這是地球大氣層的上緣跟太陽風相互作用所產生的現象，這同時也證明了我們確實生活在我們的主恆星─太陽的大氣裡頭。
劃過天際的流星可能會短暫打破寧靜的夜空，而一顆閃爍的彗星使者，很久以前它的路徑恰巧與地球的路徑相交會。在一年一度的流星雨期間，這些閃爍的星星出現的速度會加快，而一旦出現大型流星風暴，偶爾我們也能看到天文學上最驚人的景象之一。
然後，一顆接著一顆，天上的星星逐漸現身。其實它們白天也在同樣的位置，只是當時星星的微弱光芒完全被太陽的光輝所壓制。你今天晚上所看到的星星位置，同樣的圖案在人類的歷史上幾乎沒有發生變化，就像是人類在歷史這座舞台的偌大背景一般，我們曾把希望和恐懼都寄託在這幅美麗的圖案上頭。這些星星的光線在太空的真空裡傳遞了幾個世紀之後，當通過我們頭上的大氣層時─這是第二段旅程的最後一部分─因為光線遭到扭曲，因此看起來不停地閃爍著。
你或許還會注意到一些比較亮的星星，堅定不移地持續發光。這些是太陽系中的行星，它們看起來雖然也是微不足道，但是微小圓盤所發出的光線，已經大到足夠避免受到地球大氣層中旋轉對流層的影響。
這邊讓我介紹一個能夠幫助辨識的簡單通則：恆星會閃爍；行星不會。
圖一：正常日光條件下的人眼瞳孔大小（左）跟適應黑暗環境10 分鐘後（右）。
圖二：黃昏的進程發展，從日落到真正天文學上定義的黑暗。觀察流星雨
這絕對是我們見過最酷的景象之一。
有件讓我一直感到很幸運的事，在1988年末，我剛好住在科威特沙漠的一座帳篷裡。我跟我所屬的美國空軍中隊，從阿拉斯加的埃爾森空軍基地移防到賈貝爾空軍基地（al Jaber AirBase）。與美國軍事設施不同，前方的作戰基地在夜間時必須保持一片漆黑的狀態。過去幾年我持續地觀察一年一度的獅子座流星雨，但是我並沒有預先為11月17日早晨，在黎明時分展開的奇觀做好任何的準備，因為就在我的頭頂上，流星出現的速率每小時幾乎快要達到1,000顆，每隔幾秒鐘出現的明亮火球點亮了夜空，甚至還照亮了整片沙漠。
這並不是你平常會看得到的流星雨，大概每10分鐘左右才會噴出一顆微弱的流星。每隔33年，十一月的獅子座就會出現這麼壯觀的畫面，每個小時從獅子座大鐮刀可以拍攝到數千顆流星。這樣的奇觀比日全食更罕見。
而且好消息是，雖然流星風暴──每小時可以觀察到500顆或以上的流星─是非常罕見的奇景，但是每年依然會出現十幾次大型的流星雨，每小時的數量大約是20顆左右，你不需要準備特殊的裝備來觀察它們，只需要一片清晰的天空和足夠的耐心。
但是什麼是流星？首先，讓我們澄清一個常見的誤解。許多人在博物館中看到巨大的太空岩石，然後就認為所有的流星都是這個模樣。有些人甚至認為流星和流星雨是危險的物體。但是事實上，在流星雨當中你所看到的發光物體，大部分都是微小的灰塵。這些灰塵是從彗星尾巴掉落下來的物體，流星雨發生在這些古老的路徑跟地球軌道相交的地方。偶爾的情況下，豌豆大小的岩石可能會產生一顆非常明亮的火球。但是到目前為止，還沒有人找到跟年度流星雨相關的隕石。
流星雨的基礎知識
底下說明對流星雨的研究和觀察，以及常用的獨特術語。
散流星
這個指的是跟目前已知固定會發生的流星雨無關的流星。流星雨通常是以它們出現的星座命名。這個位於空中的虛擬點，通常稱為輻射點，是一種光學上的錯覺，就像一條長長的高速公路，似乎會聚到遙遠地平線上的一個點。例如，每年8月的英仙座流星雨，看起來像是來自英仙座。但是如果我們追蹤某一顆出現在8月中旬，不過卻是位在天空中其他位置的流星，那麼它就很可能是一顆散流星。平均情況下，一整年散流星出現的頻率，大概是每小時約2至5顆流星之間。
圖三：極光，明亮的高海拔夜光雲，加上輝煌的英仙座火流星，拍攝於2016 年。
天頂每小時出現率
這是指在最佳的條件之下，針對某一個特定的流星雨事件，你可以預期看到的流星數量。請記住，這只是個理想化的數字，假如輻射點就在正頭頂上，而且天空完全地黑暗。輻射點的真實位置、光害的情況（包括月亮的相位），以及觀察者本身的限制（你不可能一次看到整片天空），都會使真實的觀測率低於理想的天頂每小時出現率（Zenithal Hourly Rate, ZHR）。
速率
那些今天晚上你所看到的流星，它們從頭上飛過去的速度是兩種速度的乘積：地球公轉以每秒19英里（30公里）的速度繞著太陽運行，以及流星本身的速度，如果它從正面撞擊地球，就會將其最終衝擊速度添加到我們自己所處的大宇宙，或者也可能從側面或後面，以傾斜和較慢的角度撞上地球。你是否曾經冒著暴風雪在夜間行駛？那麼當你往前看時，你就會看到類似的效果，因為遠光燈當中的雪花似乎都朝著同一個點匯聚，就在汽車的正前方。當我們討論到流星時，還有另一個很有用的汽車類比：前擋板和擋風玻璃可以抓住所有的小蟲子。很久以前，彗星沿著自己繞行太陽的路徑鋪設出這些古老的碎片小徑。至於地球也有很類似的情形，每天劃出一條寬8,000英里（12880公里）、長160萬英里（260萬公里）的隧道。一旦過了當地的午夜，你所站的位置就朝著地球運動路徑的相同方向，這時候流星雨出現的速度隨著快速的正面流星而增加。這就是為什麼觀看特定流星雨的最佳時間是在黎明前的零黑暗時段。你在傍晚所看到任何偶爾出現的散流星，需要加快速度才能趕上地球，所以它們會以較慢的速度穿過天空。
圖四：一幅描繪1860年7月20日大流星串的畫作。
火球流星
偶爾也會出現視星等達到－4等或是更亮的流星（相當於最明亮的金星），甚至可能會在它通過時在地面投下陰影。火球流星在其末端處有著明亮並且不斷發出閃光的火球，有時被稱為火流星。你最好在手邊隨時準備一具雙筒望遠鏡，因為火球流星有時可能留下揮之不去的發光軌跡與煙霧痕跡，這可能會持續幾分鐘。
極少數的情況下，你可能有機會目睹所謂的流星串，或是在進入大氣層時就分裂成幾顆流星的長期痕跡，甚至成為落地的隕石。1860年美國詩人華特惠特曼（Walt Whitman）在他的詩作「流星之年（1859~1860）」中描述了這個景象，上頭指出，「⋯⋯奇怪的巨大流星串，令人眼花繚亂，清晰地衝擊了我們的腦袋⋯⋯」。
流星群如何發展
我們目前看到的年度流星雨其實並非永久性的存在。除了因為這些彗星碎片不僅會聚集成塊狀，而且隨著時間的推移它們也會不斷改變。幾個世紀以來，新的流星雨進入地球的軌道上，而較舊的流星雨區塊則緩慢地漂流到其他的位置，主要是由於受到來自太陽風的壓力。例如，雙子座流星雨現在正在超越8月份的英仙座流星雨，變成年度最大盛事，而不起眼的仙女座流星雨──一個在十九世紀曾經是重要的流星雨事件──似乎也正在捲土重來。與此同時，1月的象限儀座流星雨，現在則正處於一個狹窄的高峰，不同經度的觀察者經常會完全錯過1月初的節目。⋯⋯【更多精彩內容請見《我的第一本觀星指南：銀河、極光、流星雨、彗星、日食、人造衛星等美景盡收眼底》（尖端出版）】
書名∣《我的第一本觀星指南：銀河、極光、流星雨、彗星、日食、人造衛星等美景盡收眼底》
作者∣大衛．迪金森（David Dickinson）、弗雷澤．凱恩（Fraser Cain）
譯者∣曾慧敏
出版社∣尖端出版
出版日∣ 2020年8月7日
※文章圖片全出自於大衛．迪金森（David Dickinson）、弗雷澤．凱恩（Fraser Cain），《我的第一本觀星指南：銀河、極光、流星雨、彗星、日食、人造衛星等美景盡收眼底》，尖端出版，2020年8月7日。
【知名科普作家帶領你一探宇宙奧秘】
．如何挑選最適合的望遠鏡？如何觀測彗星、小行星？
．如何追蹤衛星、變星、月食等天體活動？
．如何拍攝清楚的天文照片？
．作者運用清楚明瞭的圖表，帶領讀者從基本天文概念入手：從如何描述各個天體的位置、角度，不同季節的星象差異，直到如何拍出亮眼、清晰天文影像的教學，並且彙整了2020~2024年不可錯過的重大天文事件。
．全書以不同天體（觀測對象）來區分章節，穿插優美的星空照片與各式天文背景知識，傳授觀測星體的各種訣竅，幫助讀者釐清關於天文觀測的所有疑惑。