第二节 流星和流星雨的目视观测
直接用眼睛或用双筒望远镜、广角望远镜来作目视观测,是观测流星最简便易行的方法。观测时要注意和记录什么呢?下面,我们结合国际流星组织(IMO)的规范要求加以介绍。
一、流星和流星雨的一般观测方法
1.观测前的准备。观测流星或流星雨首先要选择好观测地点。应当在天光背景暗的空旷地方进行观测,最好在城郊地区,那里没有或很少有光污染。远离城市的学校操场是可选择的观测地点。
2.观测前应准备的工具和物品有:星图、钟表、暗的红光手电筒(电筒前遮一块红布)、录音机、记录纸、铅笔等。若在冬季,一定注意穿暖,并带好防寒用品,如毛毯、羽绒服等。
3.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。可以在不同时间测试多次,然后取其平均。
4.观测和记录的内容。首先要做好观测环境记录,它的内容包括:观测地点(地理经度、纬度),天气状况(是晴天还是阴天?有云?有雾?气温等)等。对观测时间要做到准确记录,包括开始时间、结束时间以及观测的有效时间等。
二、观测的主要内容
1.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。
2.流星的计数,每小时或每分钟出现多少颗。
3.流星的亮度估计,几等星的数量。
4.流星的颜色,白色、黄色、红色还是绿色。
5.流星出现点、消失点的坐标,描绘在星图上。
6.视野场中心位置,可用视野中心的星座或恒星的名称表示。
三、观测注意事项
1.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。
2.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,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。
3.注意区分流星雨和偶发流星。沿流星路径反方向作延长线,看它是否通过辐射点,如果通过则属于此流星雨,否则就是群外流星。
4.如果发生火流星,要注意观察流星余迹(图6.2.1),记录其持续时间;若流星余迹消失很快(短于1/10秒),则在这颗流星上角注上“+”号,表明是一颗余迹短暂的流星。
图6.2.1 流星余迹
四、几种流星雨的目视观测
1.常见流星雨的观测
一台录音机每小时至多可以记录500颗流星,也就是每分钟要记8颗。因为流星的出现是随机分布的,也可能每分钟有15颗流星出现,平均的出现率很难确定,即使象限仪座、英仙座或双子座这样一般的流星雨,也会让你一会儿在1~2分钟内不停地记录,一会儿在一阵沉寂中无所事事。
录音机始终不要停,看见一颗流星时,只要对着麦克风报出星等就可以了。如果流星出现率超过200颗/小时,个别的流星星等的估计误差造成的影响很小,所以即使对估计的流星星等不很确定,也不要停止报出星等。如果一个观测点所有的观测者都这样做的话,就可以得到很好的统计结果。
对极限星等的估计常会被流星出现打乱,建议在极限星等的估计时停止观测。当许多流星同时出现的时候很难停止记录,但这样的情况仅会持续1~2分钟。要记住最终流星的ZHR(天顶每小时出现率)值的准确性主要取决于对极限星等的合理估计,要有规律地在观测过程中估计两个极限星等天区。
2.强流星雨的观测(HR=500~4000)
强流星雨的出现率平均每分钟8~67颗,换句话说就是让你处于不能合理地记录流星星等的尴尬之中。每小时4000颗流星大约就是每秒出现一颗流星,由于流星出现的随机性,每秒有3~4颗流星要记录也有可能。
这时要尽可能长时间地记录流星星等,不必担心你的估计缺乏准确性。记录的流星数目越大,你的结果就越具可统计性。另外,不要每记录一次就停下录音机,让录音机一直开着,到时可以从播放的时间推出当时的观测时间;同时为了作时间校准,还要录上观测开始和结束的时间。这样观测完之后你的录音带上就应该有一个准确的起始时刻,然后是许多的星等或哨声的录音,最后是确切的观测结束时刻。
3.流星暴的观测(HR>4000)
平均每秒1~2颗流星可以通过向录音机发出“哔哔”声来做录音记录。出现率更高时,加上流星出现的不均匀性,不可能用录音的办法一个一个地记录,可以每10个记录一次,也就是说当你印象中有10个流星出现时,就录一声“哔”。与强流星雨的观测一样,还要录下开始和结束的时间。另外一个方法曾用于1966年的流星雨观测,观测者盯住观测天区,一秒钟后,估计看到了多少颗流星。当时最大估计值达到了40颗/秒。这种方法不很精确,因为对一秒钟的长度和流星的数目的估计都不会很准确。
五、流星和流星雨观测资料的处理
1.天顶小时率的计算
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越少,这是地球大气的吸收和散射造成的消光影响所致。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流星数,其计算公式为:
式中:Teff为有效观测时间,即扣除中间休息的观测时间,以小时计算;n为该时段内观测到的流星个数;F为运量的改正因子;c为目视极限星等的改正因子;z为天体不在天顶时的改正量。
F通过云覆盖量加权平均系数k来计算:
暗夜,k=0,F=1;若有云,则先求出k。
极限星等改正因子c,即观测者的目视极限星等Lm不同于6.5等星时的改正:
c=r6.5-Lm
式中:r是星等为m+1的流星数Nm+1与星等为m的流星数Nm之比。对于流星暴雨,r=2.0~3.5,或取r=0.3。
z由下式计算:
z=(sinh)-1
式中:h为天体的地平高度(10°≤h≤90°),可由球面公式计算(也可以由天文软件查出):
sinh=sinφsinδ+cosφcosδcos(S-α)
式中:φ为观测地的地理经度;α为天体的赤经(以度表示),δ为天体的赤纬;S为地方恒星时,S-α=t,t为天体的时角。
2.辐射点坐标的确定
先把流星矢线标绘在星图上,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,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射点的坐标。
3.目视观测流星雨的记录格式
按照国际流星组织(IMO)的要求填写目视观测流星雨的记录,内容如下:
观测日期:开始观测时间,结束观测时间(世界时)
观测地区:地理经度λ地理纬度φ
观测地:国家或地区
观测者姓名:
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(可能一夜出现多个流星雨)
流星雨辐射点位置:α,δ
观测的流星数N:若没看到流星,记为“0”;若流星雨的流星很多,不计其数,记为“/”。
表6.2.1 目视观测流星雨记录格式
以上是国际标准的目视观测流星雨的记录报表,在实际当中,我们还可以使用其他的一些报表(表6.2.2~表6.2.6):
表6.2.2 流星目视观测报表
表6.2.3 时间分段表
表6.2.4 背景恒星表
表6.2.5 流星目视观测记录表
表6.2.6 本日可见流星雨情况
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