從獅子座流星雨談起

從獅子座流星雨談起

傅學海

國立臺灣師範大學地球科學系

「哇!流星! J 典型的反應。碰到大流 星時，甚至只有「哇! J 聲驚嘆而已 O 流星，本就引人注目。流星 驚艷了。 這幾年來，每到十一月，獅子座流星雨 便成為天文圈與大眾媒體的話題與焦點;冷#經豆豆

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過 199們7 年來數年的「貢龜」尸，到去年(

2001

年)終於.{償賞心願的流星暴雨。 2劫00圳l 年 11

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月 l吋8 日的獅子座流星雨，台灣是最佳觀測地 點之一，加上當晚天清氣爽，叉逢無月，正 是天時地利，精采的甚至連台北市都能讓觀 賞到顯眼的流星雨，也讓台灣的天文攝影迷 逮到百年難逢的機會，其中陳晃銘用魚眼鏡 頭所拍攝的獅子座流星雨全天影像，登上全 球囑目的天文網頁:每日一天文圖

(Astronomy Picture of the Day'

2001 年 12 月 15 日與 2002 年 12 月 17 日)。 可情，今年的獅子座流星雨極大期當天 剛好是農曆十五月圓時，，.月明星稀J '流星 當然也就少了許多，只能看見一些亮流星。 但是在網路上也有許多不錯的流星雨影像。 觀賞流星雨，除了驚嘆與驚艷以外，如 果還能來一點知性與動手做的樂趣，那就成 為「美貌結合大腦」般的完美了。國內唯《 的天文專業月刊雜誌〈觀星人〉便與中華少 年成長文教基金會，共同舉辦一場知性與動 于玩天文的「天文實驗室」。 第→場便是介紹流星雨，除了精采的獅 于陸流星雨圖片以外，配合歷史與地理景 觀---探流星雨的發現與成因，最後並以全 球網路 k 的流星雨影像，動于畫出近幾年來 獅子座流星雨的「輻射點J' 探討獅子座流星 雨輻射點飄移的情形與成因。 「流星雨」與「輻射點」 「流星」與「流星雨」都是流星，但就 是不一樣。流星雨不單是數量多，更有趣的 是流星雨中的每個流星都是「有跡可循」的， 循著流星痕跡倒溯回去，很容易發現每個流 星都大致交會於-點，稱為「流星雨輻射 點」。流星雨好像是從輻射點發出四散的「煙 火 J' 如果輻射點位於獅子座，便被稱為獅子 座流星雨。

一 14 一 子座流星雨軌跡。 國三 1833 年 11 月獅子座流星兩木刻畫 話說兩百多年前，在 1833 年 11 月 12113 日晚上，幾乎美洲地區的人們都看到了一場 自然界最壯觀的「煙火秀 J' 成千上萬的流星 從天上掉落，而且有許多是非常明亮的火流 歷史上的獅子座流星雨 獅子座流星雨是近幾年來最熱門的流星 與話題， 2001 年 11 月的獅子座流星雨也不 負泉望，演了一場壯觀、精采的煙火秀。歷 史上，獅子座流星雨也是精采萬分，它也是 第一個被現代天文學家詳細觀察、紀錄的流 星雨。 圖二 MSX 衛星在太空中拍攝到的 1997 年軒 子座流星雨軌跡。 MSX 衛星在太空中拍攝到的 1997 年獅 圍一 英國格林威治天文台在 1866 年 11 月 13/14 日晚上所看到的獅子座流星雨 軌跡，得到輻射點的位置位於獅子座 頭部。 當然，流星雨中的流星並不是從「輻射 點」發出的，這只是一種視覺上的效果。 目前已經了解「流星雨」與「彗星」有 關。彗星圍繞著太陽運行，一路蒸發、遺留 許多殘碎小顆粒。當地球通過彗星軌道時， 迎頭撞上這些小顆粒，這些小顆粒高速撞入 地球大氣形成流星雨。如果從太空中觀察， 可以看見流星雨中的流星大致是平行的，但 是我們在地上看過去，就像望向平行並列的 鐵軌，在視覺上像是由一點所發出。這情形 也像下雨一樣，如果沒有風，雨絲都是由天 空垂直落下來。可是，當我們抬頭仰望觀察， 會覺得雨絲都是由一點往四周落下來。

星 c 當時些民眾認為這是天神所降 F 的 懲罰，是世界末日的來臨的前兆。 于 -m 科 iMbM 山hfi 啥，作用 PLT 于 1 后悔的 khJ

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型車食主鶴立主農揖注主捕樹干也告 dRS 由宜， -z 且一 中國古代一直非常重視天象，史書 J-. 也 有訐多流星雨的記載，大都以「星頭如雨」、 「星流如織」來描述，例如〈左傳}

:

，-魯莊 公七年(西元前 687 年)夏四月 1芸卯，夜恆 星不見，夜中星子員如雨」。這 J 段紀事也被認 為是世界上最早的天琴座流星雨 O 其他如〈漢書}

:

，-漢成帝永史三年(西 元前 15 年)二月癸末，夜過中，星子員如雨: 長一、二帳，繹繹末至地滅，至雞鳴止。」。 以下數則為獅子座流星雨的記載。 〈新五代史﹒司天考}

:

，-後唐明宗長興 一年: (西元 931 年)九月丁亥'泉星交流而 損。」 有些生動的記錄了流星出現與消失的路 徑，以及形狀與聲音，例如宋朝〈續通志}

:

「宋真宗咸平五年九月丙申(西元 1002 年 10 月 12 日)有星流出東方，西南行，大如 斗﹒有聲若牛吼，小星數十隨之而隕。戊戌， 交有星數十，入輿鬼，至中台，凡」大星偕 從獅子座流星雨談起

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J\星數十隨之。其間兩星如升器，一至狼， -辛辛斗滅。」 有些甚至記錄 f 流星的顏色，例如: ，-元 順帝至 if 三卡六年十月己巳(西 )c 1366 年 10 月 22 日) ，流星如酒杯大，分為三星，緊 相隨，前星色青明，後二星色赤，尾約長; 丈餘，起自東北，緩緩往西南行，沒於近濁 (指地平線) 0 J 其 r~ <舊五代史〉描述獅子座流星雨有 關流星痕隨大氣飄動而散的情形: ，-後唐明宗 長興;年(西元 931 年)九月丙戌夜， ...西 北方有流星，狀如半升器，初小後大，素流 is·主i戚，尾迫凝天，屈曲。1、雲而散，光明燭 I也。...J

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11118.html 有獅子座流星雨 中-顆流星痕散開的動態影像。 彗星古今談 在，般人的印象中，彗星就是拖著長尾 巴掃過天空的天體，我國民間又稱為「掃把 星」。在科學且明以前，不論中外，都視彗星 為不祥之星，認為它會帶來戰爭、饑荒與瘟 疫，我國古時也視為妖星。 大陸考占學家在 1973 年於長沙挖掘的 馬 E堆三號墓，是因元前 168 年前漢時代的 古墓，出土的文物中，有﹒份「天文氣象雜 占」的白緝， 1二面畫有訐多〈史記﹒天官書〉 中所描寫的各種妖星，彗星也在其中。直到 十七椎紀牛頓提出萬有引力理論以後，才了 解彗星只是環繞太陽公轉的天體，但是具有 長尾的明亮彗星仍然是難得→見的奇景。

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哈雷彗星核影像 團五 哈雷在 1742 年去世，雖然他未能活到目 馬王堆出土白綺上的各式彗星 國四 睹他的預測，但是在 1758 年的聖誕節晚上， 由於古希臘人認為天體是完美的，是恆 它果真出現了，因此稱它為「哈雷彗星」。此 久不變的。而彗星來無影、去無蹤，彗尾的 後，哈雷彗星在 1832 年、 1910 年以及 1986 年都再度出現，引起世人爭睹的熱潮。 形狀也會隨時變化，因此希臘大哲學家亞里 斯多德認為彗星不是天外之物，而存在地球 大氣中，亞里斯多德的學說主宰著整個中古 在所有彗星中，最出名的當然是哈雷彗 星，我國古籍一直都記載各種天文現象，當 然也沒有漏掉哈雷彗星，根據漢書所記「魯 時期的歐洲。 天文學家第谷 (Tycho) 在 1577 年試圖

測量奮年出現的大彗星距離，雖然他量不出

文公十有四年(西元前 613 年) ，有星字入于 北斗 J' 是世界公認有關哈雷彗星的最早的記 有多遠，可是第谷能夠測量出月球的距離， 錄。 這顯示這個彗星比月亮遠得多，因此彗星不 彗星在軌道中運行的情形可以用「髒雪 球」模型來描述。當彗星離太陽很遠時，由 於溫度低，是個冰封的彗星。當彗星靠近太 可能在地球大氣層內。 在 1682 年，出現了一顆大而明亮的彗 星，哈雷觀測它的路徑，並用牛頓才提出的 陽時，太陽所發出的熱己能使一些易揮發性 「萬有引力」理論，計算它的軌道;哈雷也 的物質氣化，噴出大量的水蒸氣、二氧化碳 計算了其他早期有觀測紀錄的彗星軌道，得 與塵埃，形成明顯的彗髮。彗星更趨近太陽 到二十四個彗星軌道，他發現其中在 1531 時，彗髮中的塵埃受陽光輻射壓的影響，往 年、 1607 年與 1682 年出現的三顆彗星，它 後吹拂形成一道彎曲的塵尾，由於反射陽光 們的軌道非常類似。哈雷推論這三顆彗星並 的緣故，色澤略呈黃色，大彗尾可長達幾百 不是不同的三個，實際上是在同一軌道上運 萬公里。具有長尾的彗星，是星空中壯觀的 奇景之一。此時彗髮中的部份氣體被陽光中 一 16 一 行的同一個彗星，每 75 或 76 年回歸一次， 他並且預測這顆彗星應該在 1758 每再度出

的紫外線照射，形成游離帶電的粒子，這些 帶電粒子受到太陽風的影響，形成另一條呈 藍色螢光的離子尾。 不過，抵有大彗星才有美麗而明顯的彗 尾，大多數彗星在視野中或照片中，抵是一 個略成暈狀的晴淡影像。 f且要有長尾的彗星 出現，都會成為一般大眾注目的焦點。有的 彗尾呈扇形甚至有像孔雀開屏一樣出現好幾 條彗尾，在 1858 年出現的杜那底 (Donatis) 彗星有三條尾巴，而在 1744 年曾出現有六條 尾巴的彗星。 國六 十九世紀出現的彗星木刻 彗星愈趨近太陽，彗髮愈大，彗尾愈長。 此時噴出的巨量水蒸氣，受到陽光紫外線照 射產生光化反應，被分解為氫原子與氧原 從獅子座流星雨談起 子，在彗髮外層形巨大直徑可達幾千萬公里 的氫雲。可見光並不能觀測到氫雲，但是可 以用紫外線觀察。 當彗星通過近日點後，逐漸遠離太陽， 彗髮、彗尾漸消，遠的溫度夠低時，文成為 一個冰凍的髒雪球。 每年總會發現約十幾顆彗星，有些彗星 是週期性的，有些是來訪一次後就一去不回 頭的彗星。週期性彗星軌道屬於楠圓形，而 只來訪一次的彗星軌道則屬於拋物線形或雙 曲線形。 比拉彗星與流星雨 比拉 (Biela) 彗星在 1826 年被確認以 前，已經被觀察兩次。最先，在 1772 年 3 月 8 日被法國的蒙塔基(

Jacques Montaigne)

發現，二十九天後消逝不見。隨後在 1805

年 11 月 10 日再度被法國的 Jean

Louis Pons

發現，呈現很弱的彗暈狀，被觀測 36 天。但

是這兩次都沒有算出彗星的精圓軌道，直到 1826 年才確認這三次看見的是同一顆彗星。

當德國的比拉 (Wilhelm

von

Biela) 在 1826 年 2 月 27 日發現一個亮度在 8 星等多 的彗星，經過七十二天的觀測，算出它的軌 道，證實是一個週期 6.6 年的彗星，成為歷 史上第三個被確認的週期性彗星，第一個被 確認的週期性彗星當然是哈雷彗星，其次是 恩克( Encke) 彗星。 比拉彗星在 1845 年 11 月 26 日被義大利 的妻茍 (de Vico) 發現，到了 1846 年 l 月 13 日，竟然發現這顆彗星分裂成兩個，然後 兩碎片逐漸分離。當比拉彗星在 1852 年再度

出現，兩個碎片分隔兩百四十品公咕。以後， 比-tv.彗星就再有沒有出現過了。

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1865 年底、 1866 年初它應該再度H'， 現時，許多天文學家找了幾個月都找不到 它，它居然就此消失了。在 1872 年 II 月 27 [于發生 場盛大的仙主庫流旱，暴雨，顛峰時 每小時流星數達到三下個。依據計算顯示， 流 EE 雨來自比-tv.彗星的軌道，天文學家才將 流星雨與彗星連接起來 (Herschel

A. S.

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1872 ; S.

1.

Perry'

1886) 。 夫文學家認為比拉彗早雖然消失了，但 是在其軌道 I'，殘存著碎片，仍然繼續繞苦太 陽運仇，當地球經過它的軌道時，這些殘渣 使撞入地球形成流星雨。 在 1885 年(每小時 15000 個)、 1892 年 (每小時 6000 個)與 1899 年(每小時 150 個)都觀測到壯觀的流星雨。-.j'世紀以後， 沒有發現值得注意的仙女座流且雨，相(市是 比拉彗星殘骸u 形減少， 1.竟是雨的規模也就 小多了， fj 的仙丈陸流星雨數量每小時不到 ~.{固。 譚普一圖特彗星與獅子座流星雨 譚昔 圖特彗星是由兩人分別獨立發現 的，譚普在(WilliamTemple) 在 1865 年 12 月發現， I而圖特(

Horace

Tuttle) 在 1866 年 l 月發現，兩人共同分享發現此→彗星的榮 譽。 譚普一圖特彗星約每 33 年環繞太陽 A 周，地球在每年的卡一月中旬通過譚普 圓 特彗星的軌道，的l 引發獅子座流星雨。如果 地球通過譚普一圖特彗星的軌道時，譚昔 一 18 惜!特彗早才剛剛經過沒多久，則地球便有機 會撞 t 彗星殘渣最多的地方，而形成壯麗的 超級流星雨煙火秀。 譚昔 圖特彗星的軌道週期約為 33 年，所以合理的叫以期待，約每隔33 年有← A 次大規模的獅 f庫流是雨。規諸歷史，發現 1799 年、 1833 年、 1866 年都有壯觀的流星 雨，但是 1899 年與 1933 年的獅 F座流星雨， 卻不如預期。{只是 1966 年交有一場壯麗的獅 f陸流星雨， I持此從 1997 年起，全球都在期 待獅 r Jd~流星暴雨的再臨，終於在 2001

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II 月等到，而且非常幸運的，台灣地區正是 最佳觀測地點之一。 雖然年年口J以看到獅子座流星雨，大規 模的獅子悴旱。暴也發生過訐多次，但是譚普 一圖特彗星的蹤影卻不多見，歷史上只觀測 到五次，分別是在 1366 年， 1699 年、 1865/66 年、 1965 年與 1997/98 年。譚普圖特彗星 在 1366 年第」次被觀測到時，以及在1699 年被觀察到的亮度大約為四星等。在1866 年時的亮度為 13 星等，而在 1965 年時只有 13 星等的亮度。 每年流星雨的基本資料可以從網路上搜 尋，有關獅于座流星雨的望也更是熱門，很 容易找到相關的資料。國內出版的〈天文年 鑑} ~天文日曆〉可以找到流星雨的基本資 料 O 天文年鑑:台北市立天文科學教育館出 版，電話 (02)831-4551 天文 Fl 曆:交通部中央氣象局天文站出 版，電話 (02)349-1095

動手找出流星雨的輻射點 在網路的洪流巾，有訐多流星雨的影 像，主要是業餘天文學家所拍攝，少數是專 業天文學家所拍攝，也有」些是人造衛星所 拍攝的。 針對同一個流星雨，匯集同一年度中 幅或多幅流星雨的影像，可以獲得輻射點的 位置或座標。比較不同年份之輻射點，口J 以 探討輻射點飄移的情形。 注意事項 (一)星跡影像中之流星，不能確定流星是 在曝光時段中哪一時刻出現的，甘心不 適合用來作為推算流星雨的輻射點。 假設以星跡中央為參考點，則最大誤 差為星跡長度的 <'l~ 0 閃此，且跡長 度愈長，誤羔越大。 為了推算比較精確的輻射點，應該儘 可能使用追蹤攝影的流星影像，即儘 可能不要採用長時間曝光之早跡影 f象。 (二)天空是球面的，但是影像卻是平面的。 如果使用吋堂里圖作為描繪各流星的 軌跡，必須留意球面投影幾何修正， 這對-般人來說是非常因難的。 以獅子座流星雨為例，使用的星圖最 好是以輻射點為原點所繪的星圖，屬 於獅子陸流星雨的流旱軌跡 ;1守呈現 I§: 線。但是﹒般星圖軟體並沒有提供這 項功能。 如果使用仿生以天北極為原點所繪的 星圖，則平面投影顯示天北研附近區 從獅子座流星雨談起 域變形最小，而其他天區變形比較 大。將獅于I¥:流星雨的流星軌跡描繪 在此星圖中，將呈現弧線。 網路資源 1.網路仁，與流星雨有關的網頁非常豐富， 其空有專屬的網站; ，其中「天文學教室」 網站中專題教室之「流星雨」值得一 J 看。

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(上承第 31 頁)

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在這 60 天內最多可做幾題數學?最少要做 幾題數學?

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問題編號

920905

證明 :

AB +CD =BC +DE

20 一

如圖 A，B ，C ，D，E 皆在圓上 ， L三 ABC=L