有關2002年之預測參見2002年英仙座流星雨

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1993年的 英仙座 流星雨 由於其母體彗星P/Swift-Tuttle，在 1992年下半年回歸，而受到天文學家和大眾的關注，電視、廣播、報紙相繼報導不斷。整體而言，它距離達到 「暴雨」(Storm)的規模甚遠，但仍相當值得一看，帶給觀測者一場大自然的免費煙火。現在就讓我們從英仙座流星群的觀測記錄、彗星和流星群的關係、 理論模型來預估今年的情形，做好觀測的準備。


英仙座流星群的基本特徵


英仙座流星群於每年的七月十七日至八月二十四日活躍，於八月十二至十三日達到極大。此 流星群速度快 (每秒60公里)，且常留下 "痕" ( 約30%的英仙座流星體(mereroid)在大氣層燃燒 、離子化而劃過天空後，留下一短時間較暗的光跡稱為 "痕" 並且光度亮、出現數多而穩定。 對北半球而言，觀測時間在暑假長達5週，具有氣候良好、觀測記錄最多流星群。等特點，為最富盛名的


英仙座流星群是以其輻射點(radiant)位於英仙座而得名。當我們觀測流星群時，將流星行經的路徑反向延長，會發現它們相交於一點，稱為輻射點。事實上流星在天空運動的軌跡是互相平行 的，但由於透視的關係，流星好像從某一點輻射發出，就如同鐵路的雙軌或是道路兩旁平行種植的樹木，在很遠的地方彷彿交會在一點般 (見圖一、二) 。有些流星群名稱會加上離輻射點最近 之亮星的希臘字母，以區別同一星座有數個流星群時的困擾。


圖 一 : 國 際流星組織(IMO所編的 <> 封面插圖。


表達輻射點是透視所造成的效果。 地心 輻射點 圖二 : 由於透視的關係，O點的觀測者將平行入射的流星，看成自輻射點A四散的流星。


早期的觀測記錄 中國早在西元36年七月十七日就有英仙座流星群的記載(註一) ; 歐洲則遲至西元811年才開始。在19世紀以前，歐洲並沒有太多的記錄，文獻主要記載於中國、 日本、韓國的古史中，這當中約有十幾次達「暴雨」的規模。歐洲雖欠缺歷史記錄，但在19世紀前愛爾蘭的農 民已開始稱此流星群為 "聖羅倫斯的眼淚. (Tears of St. Lawrence) 以紀念這位於八月十日殉道的聖神。1834年拉克(J.Locke)找出了英仙座流星群輻射點的位置，1836年雪夫(G.Schaeffer)確認此位置無誤。 1861年垂寧(A.C. Jwjnning)從他前三年的觀測記錄發現， 輻射點會隨時間而移動。在中國1861和1862年雖然記錄了極強烈的流星雨，只可惜這些觀測者不 知道這樣的現象和P/Swift-Tuttle彗星於1862年的雖然左腿有點跛，但無損於他對天文的熱愛。 他常說的一句話是 : "人不可能躺在床上發現彗星" . 在他的一生中 曾觀測近1,200個星雲，發現了13顆彗星。每夜鬧鐘響時，他就帶著著名天文望遠鏡製造者Henry Fitz所製的11公分折射鏡，蹣跚地走至半哩外的蘋果汁製造廠，再爬三個梯子，走100呎橫越斜斜的屋頂而到一個平坦的地方觀測。 1862年七月十五日，史威弗特在北天暗淡的鹿豹座發現一顆亮度超過8等的彗星。由於初次發 現的光度模糊不清，他以為這是剛被發現的Schmidt彗星。七月十八日，哈佛大學天文台的(H.P. Tuttle)也發現了此一彗星。這兩位天文學家便一起分享發現新彗星的榮耀(註二)。


有趣的是在塔特所發現的10顆彗星中，P/Tempel-Tuttle。為每33年獅子座大流星雨的母彗 星，P/Tuttle則為十二月底小熊座流星群的母彗星。P/Swift-Tuttle彗星於八月二十三日到達近日點 ，距日0.9626天文單位(一天文單位等於地球至太陽的平均距離)。此時光度約2等，拖著近30度的 尾巴，法國天文學家佛拉馬瑞昂(C.Flammarion)譽為19世紀的十大彗星。


彗星和流星群的關係


1867年義大利天文學家施克亞巴瑞里(G. Schiaparelli)計算發現 : P/Swift-Tuttle 彗星和英仙 座流星群的軌道幾乎相同 (見表) ; 這是天文史上第一次把彗星和流星群連結起來。彗星通過太 陽附近時，因受熱而使彗核損失的冰晶物質、塵埃和固態質點，成為流星的主要來源，稱為 "流 星體，次要來源則為 "小行星"。如果流星群的母彗星年齡很大，則彗星多次繞日所崩解的流 星體，均勻地分布於軌道上，使我們每年能見到穩定的流星雨。若為年輕的彗星，則其崩解的流 星體很集中，只在彗星回歸後造成流星雨，例如獅子座Gamma流星群的母體為週期33.3年的1866 I 彗星 ，每隔33年會造成史上的大流星雨。前一次發生在1966年，高潮時每小時估計有15萬顆流星，但 僅持續了20分鐘，下一次預定在1999年，大家不妨拭目以待。 彗星分解成小行星碰撞後會增加太空中流星體的數量，但太陽的輻射壓力和波印廷-羅伯森效 應(Poynting-Robertson effect)會將它們移走。太陽的輻射光壓會將小的塵埃質點推離太陽。至於較 大的質點，重力的影響比輻射光壓來得大;它會使質點在長時間後螺旋進入太陽，稱之做 "波印廷-羅 伯森效應" 。因此較小的流星體被清除，而由彗星破裂出的大塊物質來補充。由統計也發現，年紀較 大的流星群和較暗的流星，其數量也較年輕的少。


19世紀中葉至20世紀的觀測


自從P/Swift-Tuttle和英仙座流星群搭上線後，每年都有人觀測研究。英國天文學家丹寧(W． F.Denning)自 1869-1898年的觀測，確認極大期在八月十至十一日，平均每小時出現50顆流星。 1904、 1907和1909年都有很好的表現，但1911年竟然在極大期時每小時平均僅出現4顆流星。類似的 情形持讀了好幾年，就在人們嘆息良辰美景不再之時，1920年極大期時，愛沙尼亞天頂時率 (Zeni． thal Hourly Rate，一般縮寫為ZHR ， 意指一名觀測者在極限星等6.5等、天空無雲、輻射點位在天頂 的最佳狀況下，每小時所能看到的流星數，為度量流星雨規模的標準) 高達196顆。1921年更好， ZHR值為250 ; 1931年ZHR值為160 ; 1945年則為189 ; 其他年份ZHR值大約為60左右。從50年代起 ，藉由攝影技術的進步，獲得不少英仙座流星群的照片和軌道參數。


P/Swift-Tuttle彗星和英仙座流星群的軌道近似 P/Swift-Tuttle彗星 153.0" l39.4" 英仙座流星群 l51.5" 表 1970年代中期，ZHR值節節高升。到了1980、1981年ZHR值皆為180，似乎意味著週期120年 的p/Swift-Tuttle彗星的回歸，但是並未在1982年或往後幾年看到它的芳蹤。從分析上看，1981年 近乎滿月，ZHR值有很大的誤差，而1980年未達暴雨的階段，是否表示母彗星真的回歸，大家無 法確定。1982年ZHR值下降為97， 1983年為116，比1982年好一些。 1984年受滿月干擾，表現頗差 。1985年的統計則來自各國的5萬顆流星記錄，準確度比往年高，ZHR值為85。1987年，一個國際 性的流星組織開始籌備，於1988年五月成立，國際流星組織 」 (lnternational Meteor Organization) ，許多流星觀測的經驗、技術更能累積與交流 (註三) 。在這段期間英仙座流星群的ZHR值約在 80-100之間 。1991年ZHR值暴增至350， 日本觀測到它的激烈活動情形，這一年 "國際流星組織" 至少分析了由268位觀測者所記錄的4萬5千顆英仙座流星。1992年雖受月光干擾，但在亞洲和東 歐有人觀測到比前一年還好的流星雨，而"國際流星組織"則收集了由179位觀測者所記錄的9,700顆 流星。這兩年皆顯示兩個相似的極大值，在數量和時間圖上，可以找到持續時問短的峰值，其後 面接著一個較寬的峰值。


找尋 「失蹤」 的P/SWift-TuttLe彗星


為什麼1991、1992年英仙座流星群有很好的表現呢 ? 從1862年對P/Swift-Tuttle彗星的觀測，得 知它的週期為120年，但在1982年前後人們都沒看到它回歸。也許p/Swift-Tuttle彗星在這次回歸處 於不利觀測的位置，或者可能在1862年反常地亮，其小而暗淡的彗星在接近太陽時，突然爆發而被發 現。任職於哈佛-史密松寧天文中心天文電報局的馬斯登(B.G. Marsden)找尋以往的記錄，認為1742年 並沒有一顆彗星和P/Swift-Tuttle彗星有關。他認為在1737年七月的連續8個睌上，由傳教士凱格勒 (Kegler)在北京所發現的彗星和P/Swift-Tuttle的軌道很類似。再往前推，1610、1479、1348年可能是 此彗星回歸的時間，但僅有日本於1348年有疑似的記錄。經計算後，認為1992年十一月二十五日應該 是P/Swift-Tuttle通過近日點的時間。


日本長野縣的彗星搜索家木內鶴彥於1992年九月二十六日當地時間清晨3點，用15公分25倍的 雙筒望遠鏡在大熊座 ( 赤經11h47'30"，赤緯59。，2000年分點) 發現11.5等的彗星，視直徑4' 向 東南東方移動，它就是P/Swift-Tuttle彗星 ( 參見 (科學月刊) 82年元月號封底天文攝影) 。木內 鶴彥發現之後的24小時內，就增亮2個星等，有數十人看到。P/Swift-Tuttle彗星的星等(M)可以用M =4.45+ 17.401ogr來表示， 其中r為彗星到太陽的距離，以天文單位表示之。若由此彗星的星等公 式計算，即可推算1737年七月初回歸時光度約3.5等，和凱格勒在北京所記錄的3等吻合。 據彗星專家馬卡斯「J. Marcus)指出，前人施克亞巴瑞里雖有近視眼，觀察記錄時並不戴眼鏡 ( 這很類似現今觀測者廣泛使用的方式) 。但經比較，他的觀測值也吻合星等公式。P/Swift-Tuttle 彗星於1992年十二月十二日通過近日點，只比馬斯登所預測的值晚17天。P/Swift-Tuttle彗星和哈 雷彗星有近似的發光能力，郤欠缺歷史記載。主要原因是它在西元2-19世紀回歸時，都不曾和地 球有較近的距離，使之無法達到肉眼可見的星等。但根據計算， p/Swiflt-Tuttle彗星可能在2126年 八月極為接近地球 !


1993年的英仙座流星雨


由於p/Swift-Tuttle彗星的回歸， 1993年八月的英仙座流星雨成為世人矚目的焦點。由於"國 際流星組織"的歷年觀測記錄與分析報告，美國太空總署只得將 "發現者號太空梭" (Space Shuttle Discovery)升空的日期延後，哈伯望遠鏡也背向避開流星體，以保護儀器和人員的安全。


1993年八月十一日格林威治12-19點， 日本觀測到普通的流星活動，其ZHR值在50-60之間。當地球 轉至歐洲面對流星來的方向，快速通訊網絡總部的工作人員，於2-3點半見到150顆流星，許多人認為這 是觀測多年來最好的一次，可惜只有大西洋上看得到; 至於北美，因許多地方有 雲霧而影響觀測。整個觀測過程中，在2點多-3點多時，可見到較強烈的活動; 到了 6點*，流星活 動則漸漸趨緩。從各國所收集的兩萬顆流星記錄可知，在接近八月十二日3點半的半小時間隔內， ZHR值超過300，比預測的極大期時間晚2小時，原先期盼的暴雨卻沒有出現。有人預測，由於母 彗星的回歸，聚集成群的流星體將在天空發光而且肉眼可見，不過澳洲Anglo天文台的1.2公尺的 施米特望遠鏡，並未拍到任何東西。


預測今年的英仙座流星雨


今年的英仙座流星雨會帶來怎樣的奇景昵?在去年英仙座流星雨極大期前一週，曾有一份廣 為流傳的報導指出，此流星群的絕對峰值將發生在1994年而非1993年。 英國瑪麗皇后(Queen Mary )學院和西費爾(Westfield)學院的伍氏(Z.Wu)和威廉斯(I.P.Williams)假設p/Swift-Tuttle彗星在 1862 年所崩解的物質，使得英仙座流星雨變得活躍。在地球、木星、土星、天王星的重力擾動下，這 些物質將決定這幾年所預期的高潮。他們提供以下三種模型 :


模型一 : P/Swift-Tuttle彗星的週期為120年 (這在彗星1992年回歸前廣為接受) 。如此一來彗 星應在1979-193年出現，並在1986年造成高潮，這幾年活動趨緩。 模型二 : 將1992年的觀測值回溯積分而求1862年彗星的軌道時，考慮重力效應而忽略非重 力效應，那麼1995年或是1996年會是這幾年的高峰。 模型三 : 取前二個模型之折衷，他們認為1994年會有最佳狀況 然而馬斯登卻對於1994年是這幾年的最佳狀況，大潑冷水。他認為模型一或三使用了舊的軌 道資料，會有很大的誤差，而模型三無法解釋1991年ZHR值的劇增。另外，他們的模型太看重 p/Swift-Tuttle彗星在1862年所崩解的物質 ( 若要更周延也許該考慮1737年那次回歸所遺留的流星 體)。像1966年獅子座大流星雨是由P/Swift-Tuttle彗星在1899年 (而非1932年 ) 回歸所崩解的物質 而產生的。馬斯登認為模型二應是比較好的選擇，因此1995-1997年才是最好的時機。


1994年的極大期預測將發生在格林威治時間 太陽黃經(2000年分點) 139.45d 139.55d 139.60d 等效於1994年八月 十二日格林威治的時間 圖三 : 從過去三年的經驗得知 : 地球通過彗 星軌道平面後幾小時，將有高潮發生。 1994年北 美西部將處於最佳的觀測位置。 八月十二日的上午8-12點 (相當於台灣的八月十二日下午4-8時)，對於居住在北美洲尤其是西 岸的覾測者，這是最好的消息 (見圖三) 。台灣地區有可能在日落看到這波高峰的尾巴，不過輻 射點可能尚未自東北方升起。當夜農曆為七月初六，月亮於9點多下山，對觀測影響不大。雖然預 報流星很困難，但專家相信今天至少會維持去年的水準。


註一 : <<後漢書>> <天文志> 在光武帝建武 12年六月戊戌日(西元36年七月十七 日)記載著: "六月戊戌晨小流星百枚以上四面行」，被認為 是最早的記錄。不過，在國際流星組織所編的 <> 的 134 頁 圖十八，誤將日期當做七月二十一日。另據台北市立天文台陶蕃麟先生查 (宇宙壯觀) 一書，此 記錄被牛頓列為天文史上15個疑似英仙座流星雨之一。


註二 : 彗星用發現年代，跟隨著當年發現順序之英文字母來命名 ，例如1992t。永久名稱以發 現年代加上通過近日點順序所排的羅馬數字，如1862 III。 有名的彗星以發現者或研究者命名，如 P/Swift-Tuttle，其中P字代表週期性彗星。


註三 : 總部設在法國南部的Puimichel，分部設在比利時的Hove。各地可在格林威治時間八月 十二日5點半以前將觀測結果簡短地以電話、傳真、電子郵件通知快速通訊網絡，總部的工作群會 視狀況透過傳播媒體發佈消息，尤其是暴雨若發生，將於15分鐘內通知全球各大新聞媒體。


參考資料

1. Paul Roggemans, Handbook For Visual Meteor Observation, Sky Publishing Co.
2. Neil Bone; Meteors, Sky Publishing Co.
3. Dennis di Cicco, "Comet Swift-Tuttle: Worth the Wait", Sky & Telescope, July 1993.
4. Peter Brown and Jurgen Rendtel, "1993: Year of the Perseids", Sky & Telescope, January 1994.
5. 陳立群 (流星) (上)、(下) (天文通訊) 第233、 234期 台北巿立天文台
6. 木內鶴彥 ,Temmon Guide 1992年十二月,誠文堂新光社
7. 國際流星組織所出版的雙月刊 (WGN)

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