【深度認識】流星
你是否在夜深人靜時抬頭仰望星空,曾經看到過一道短暫卻耀眼的劃痕?香港雖然燈火通明,但只要遠離城市,在清澈的夜空下,我們仍然有機會目睹這份來自宇宙的驚喜:流星(Meteor)。流星不只是浪漫願望的象徵,背後更有著多層次的天文科學奧秘。
什麼是流星?
很多人習慣稱流星為「流星雨」或「流星線」,甚至有時叫它「隕石星」。其實,流星是指小型的太空岩石或塵埃(學名:流星體,meteoroid)進入地球大氣層後,因高速摩擦而被燒灼發光的現象。我們肉眼在夜空看到的流星,並不是物件本身,而是這個物件在大氣層中高速激烈「燒著」產生的閃光。
如果說宇宙是一個充滿塵埃碎片的馬路,那麼流星就像一顆砂石高速衝入厚厚的大棉被(地球大氣層),在摩擦下瞬亮片刻。大部分流星在大氣層中就已經完全燃燒消失,只有極少數較大的流星體能夠抵達地表,這時才會被稱為「隕石」(meteorite)。
流星的基本參數——體積、質量與溫度
與想像不同,絕大多數產生流星的流星體非常細小。
- 體積:常見流星體體積約介乎一粒沙到一顆小石頭不等,有些只有幾毫米直徑。每年造成「英仙座流星雨」的塵埃多數大小只是比米粒略大。
- 質量:一顆典型流星體的質量在1克至幾十克,極少超過一公斤(相對於地球質量6×1024公斤微不足道)。
- 溫度:穿越大氣層時,由於極高速(每秒11-72公里),表面溫度可飆升至2,000至4,000°C,足以瞬間汽化和發光。但這個高溫極其短暫,只有幾百分之一秒到數秒。
以地球和太陽作對比:地球表面平均溫度約15°C、太陽表面約5,500°C,流星的瞬間高溫已接近太陽!但它的高度局限在大氣層,能量遠低於太陽這個巨無霸。
成分與來源:太空的碎片
流星體的成分主要可分為石質(stony)、鐵質(iron)與石鐵混合(stony-iron),多來自:
- 彗星(Comet)釋放:當彗星靠近太陽時,冰雪蒸發釋放出大量塵埃,這些塵粒按軌道分布於太陽系,每當地球穿過塵埃帶,就會出現流星雨。
- 小行星(Asteroid)碰撞:小行星撞擊碎裂,碎片流浪宇宙,部分會落入地球引力中吸收成為流星體。
這些組成以矽(Si)、鎂(Mg)、鐵(Fe)等為主,因此燃燒時可出現不同顏色——如鈉(Na)呈黃色、鎂為藍綠色、鐵為黃色等。
相對地球和太陽:地球主要岩石圈成分為矽酸鹽為主,與流星體類似。太陽則以氫、氦為主,與流星體石金屬性質大相徑庭。
距離與速度:與地球的邂逅
許多朋友會問,流星距離我們有多遠?嚴格來說,「流星」現象只發生在距地面約 50 至 120 公里的高空,這比飛機(約10公里)還高,比一般衛星低軌道(約400公里)要低很多,是人類肉眼極易觀看的精彩事件。
另方面,流星體闖入地球大氣層時,普遍以每秒11公里(相當於音速33倍)至高達72公里(與地球公轉繞太陽速度相近)超高速度下墜,這也是為何可以在極短時間內爆發出耀眼火光的原因。
自轉與公轉這兩個參數對流星的意義不大,因為其體積太小,且通常進入地球大氣層後短時間即被汽化。相比下,地球自轉一天、公轉一年,太陽自轉約25天、公轉於銀河中心需2.3億年。
流星雨的科學與浪漫
每年,地球都會在特定日期穿過彗星等天體殘餘的塵埃帶,產生一場又一場流星雨(meteor shower)。最著名的如八月的英仙座流星雨、十二月雙子座流星雨、四月天琴座流星雨。這正如地球「撞入」太空中的沙塵帶,一夜之間煙花齊放。
流星雨的規律性來自地球公轉軌道與太陽系內殘留物質的交會,故每年同一時間、同一方向可預見盛事。從這現象,天文學家不單能追蹤彗星的活動,還能更深入了解太陽系的結構與歷史。
流星:人類文化與近代天文研究
流星的歷史可追溯到數千年前:中國古代把流星稱為「天狗食星」,西方則有「許願星」的傳說。科學發展下,十九世紀的天文學家首次證明流星與太空岩塵有關——1833年獅子座流星雨驚動全北美洲,引發首波現代化的流星雨紀錄與軌道研究,21世紀則進一步通過雷達、紅外線等技術追蹤流星體來源,甚至有太空任務直接採集流星塵。
近年,流星研究緊貼太空觀測與資訊科技。例如利用AI自動識別流星數量和亮度,協助更精確預測流星雨高峰。NASA、日本JAXA等機構更安排流星塵粒回收計劃,分析流星成分對早期太陽系化學環境提供線索。現代天文亦透過大量公民科學計劃,鼓勵業餘天文愛好者自發記錄流星數據,讓我們對宇宙邊界認知推進一大步。
都市人怎樣欣賞流星?
身在香港這樣的繁華都市,其實也不難捕捉流星的美麗。一些小貼士:
- 關鍵字留意:流星、流星雨、英仙座、天琴座、雙子座、許願星、流星體、隕石
- 選擇遠離燈光、開闊地點,如大帽山、西貢赤徑或屬於郊野公園的地方
- 留意流星雨高峰期,提前查閱天文台或國際天文組織的預報
- 肉眼觀賞最佳,攝影則建議長時間曝光與廣角鏡頭
流星出現的時間通常只在一瞬間,所以帶上親友一同仰望夜空,欣賞那短暫卻燦爛的宇宙煙火。
結語:宇宙流星,連接你我
流星是宇宙贈予地球的閃亮禮物,亦是一份讓人仰望遐想、聯繫天文與生活的美好體驗。科學上,流星體是探索宇宙演化與太陽系形成的「信差」。生活實踐上,每當夜晚出現流星,不妨停一停,讓自己靜靜和這些來自千萬里之外的「旅客」許下心願。下次你在香港見到一道流星閃過,不僅是幸運,更是參與了一場橫跨地球與宇宙的壯麗相遇。