一九九九◆三月春季 《第九期》

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流星觀測史

蔡文祥／中央大學天文研究所

　　從歷史上來看，人類對「流星」的觀察已有數千年之久，但有系統的「流星」觀測記錄，一直到大約西元前二千年，才出現在中國及韓國的天文記錄與占星預測中。

　　從歷史記載中也可以發現流星雨出現頻率的變化。例如：金牛座流星雨（Taurids）目前雖然不活躍，但是在中世紀，它可能就像今日的英仙座流星雨這麼壯觀。象限儀座流星雨，目前被列為三個最活躍的流星雨之一，在中世紀時卻沒有關於它的活動記載。從電腦模擬的結果顯示，在未來數百年後，象限儀座流星雨又將錯過和地球公轉軌道相遇的機會，而再度變得不活躍。

　　中國歷史中對天象的記錄，是追溯過去的流星雨活動非常珍貴的資料（圖一），但後人對於資料的引用必須十分小心，有時因政治上的權宜之計，天官未必會將所有天象都加以登錄。此外，歐洲的歷史文獻也能夠提供一些過去流星雨活動的記錄。

《圖一》中國《十三經注疏》春秋公羊傳中，記載著魯莊公7年（西元前687年）所觀測到的星象，是世界最早的流星記錄。

　　文藝復興之後的歐洲地方年代紀裡，常記載當地的日常生活瑣事，有時候也會記錄一些不尋常的天象，包括罕見的明亮火球（被引述為一隻飛龍），或是壯觀的流星雨。

　　研究流星雨的學者常藉由這類記載，來瞭解過去流量雨活動情況。雖然大多數的火球都是由單獨岩石碎片摩擦大氣層所造成的，但有些火球的確和每年主要的流星雨有關聯。從過去有關火球記錄的頻率，或許可以推論出這些主要流星雨在過去的流星數量。雖然有些記載火球的歷史目錄已經被整理出來，但是有關這些現象更完整的記載，以及更多從圖書館查詢資料的工作尚在進行，由此可知這個研究領域的進展將是相當緩慢的。

　　四世紀時，希臘哲學家亞里斯多德在他的著作《Meteorological Treatise》中曾提到對「流星」（meteors）的看法，認為它們和「極光」（aurorae）、「雲」（clouds）一樣都是大氣層裡的現象，他也把「彗星」（comets）誤認為是大氣層裡的現象。當時亞里斯多德認為，「流星」是白天太陽照射地球後的「熱流物」，離開地球上升到天球的最低層，和大氣層摩擦燃燒的結果。基於宗教的理由，這項見解和他的許多理論一樣，長期以來都沒有受到質疑。他所提出的宇宙模型也和文藝復興之前，且在當時非常有影響力的羅馬天主教哲理相吻合，因而並未遭到挑戰。

　　以前另一種較被接受的觀點認為，「流星」是太陽光的餘暉在天黑之後出現的現象。一直到西元一七八三年的大火球出現，Blagden 推想「流星」或許是高層大氣中的一種放電現象。而在當時甚至沒人相信流星是源於大氣層以外的東西。

　　到了十八世紀後期才開始有人以科學的方法來研究「流星」。兩位德國學生 Heinrich William Brandes（一七七七∼一八三四）和 Johann Friedrich Benzenberg（一七七七∼一八四六），針對「流星實際上是什麼」和「流星在哪裡出現」這兩個問題，進行詳細地探討，為後來的研究奠定了基礎。西元一七九八年，他們決定利用「三角視差」的原理，從相距約十到十五公里的兩個地點同時進行流星觀測，確認了流星出現的高度超過地面三十五公里。但他們只用肉眼觀測，且三角視差的基線不長，所得到的結論難免受質疑。

　　西元一七九九年十一月十一日，德國的 von Humboldt 和法國的 Bonplandy 兩人，隨著探險隊到南美洲考察的途中，幸運地目睹了壯觀的獅子座流星暴（圖二）。當這兩位探險家起個大早，想呼吸黎明前的新鮮空氣時，忽然看到晴朗的天空中佈滿了成千上萬的流星。後來和當地的土著討論這現象時才知道，類似的流星暴事件在過去曾週期性地出現。von Hnmboldt 在他的報告中以科學的眼光提到，獅子座流星暴的週期約三十年，並同時指出，這個流星暴幾乎從天空的同一處出現，也就是現在所稱的「輻射點」（radiant）。而且據他推測，下一次的獅子座流星暴應該在西元一八三○年代初期出現。

《圖二》1799年海上看獅子座流星雨畫作，摘自1998年11月《SKY & telscope》雜誌中 Richard Sanderson 所寫「The Night of Raining Fire」一文，第30頁。 （本文中譯文「火雨之夜」已收錄於北一女中地科學習網站）

　　事實果然沒有令他們失望，西元一八三三年十一月十二日，壯觀的獅子座流星暴再次出現。據估計，當時在六到七個小時中，大約有二十萬顆流星出現，從印度西部到加拿大，許多地方都有人目睹。在美國，當時的景象讓許多目睹者以為這是聖經上所記載大審判日（ Day of Judgement）來臨的徵兆。但也有人以理性的態度面對此現象，如耶魯大學的教授 Denison Olmsted 便注意到流星再次從同一個方向輻射出來，因此試著測量出流星輻射點在天空中的位置。Olmsted 還注意到，流量輻射點在天空移動的速率和星星在地球自轉效應下的移動速率相同。西元一八三三年獅子座流星暴再次被確認，再加上其他各項觀測的結果，使流星起源於地球之外的說法更加讓人信服。

　　十九世紀初期，德國 Brandes 首開對於八月英仙座流星雨（ Perseids）的研究風氣。西元一八三九年，比利時天文學家兼統計學家 Adolphe Quetelet（一七九六∼一八七四）結合了中古時期和當時的觀察資料，出版了第一本流星雨目錄，後來幾位學者也相繼出版了類似的目錄。西元一八四八年，英國一個考察團根據過去九年來的觀察資料，出版了一份流星出現機率的報告。到了西元一八五七年，也進一步瞭解流星每天不同時間的出現機率變化。

　　那時期人們對於流星的來源仍有爭論：它們來自月亮嗎？還是來自行星際空間呢？西元一八六一年，美國天文學家 Daniel Kirkwood（一八一四∼九五）首先提出流星起源和彗星有密切關係的說法，當時還有兩位義大利天文學家也支持他的看法。

　　曾經因宣稱目睹火星上有運河而名噪一時的著名行星觀測學家 Giovanni Schiaparelli（一八三五∼一九一○），根據他的流星理論認為，太陽系內存在著流星群的碎片，而地球則週期性地穿越這些物質。Schiaparelli 的論點與一八六六年 Angelo Secchi（一八一八∼七八）所提出的看法不謀而和。Secchi 對流星的觀測頗感興趣，他選擇了在相距約六十五公里的兩地，同時進行流星觀測，從觀測的結果中，Secchi 計算出流星出現的高度約在離地面七十五至二百五十公里處。

　　詳細觀測英仙座流星雨之後，Schiaparelli 下了一個結論，認為英仙座流星雨的成因應該和一八六二年出現的著名大彗星（ P/Swift-Tuttle）遺留在軌道上的碎片有密切關聯。他認為流星雨是由彗星的分解物所造成，構成流星雨的物質非常細微，在受到太陽與行星引力的拉扯而瓦解後，散佈於彗星的軌道上。

■一八六六年獅子座流星暴

　　獅子座流星暴果真如預測在西元一八三三年重現，因此更吸引了許多人投入它下次將在一八六六年出現的預測風潮，並對它做進一步的科學研究。耶魯大學的天文學家 Hubert Anson Newton（一八三○∼九六），很肯定地預測屆時將有另一次流星暴；數學家兼天文學家 John Couch Adams（一八一九∼九二），則精心分析了獅子座流星群（meteor stream）受到引力擾動的情形，進而大幅提升軌道參數值的精確度。

　　一八六六年獅子座流星暴的預言再度實現，壯觀的流星暴準時出現在歐洲天空。在西歐地區所看到的最高峰時期，據估計約達到每小時二千到五千顆流星。在當時的觀測活動中，有人詳細地測量了獅子座流星暴的輻射點；有人利用分光鏡在英國倫敦觀測到一八六六年獅子座流量暴的光譜，光譜中顯現的綠色發射譜線，在當時被認為是稀有金屬「鉈」（ Thallium）元素所造成（但更可能是由大氣層中的氧所造成）。

■一九六六年獅子座流星暴

　　雖然一八六六年獅子座流星暴的回歸曾引起熱烈的觀測，但接下來一八九九和一九三三年的兩次流星雨卻讓人失望。因此天文學家對於一九六六獅子座流星暴的回歸並未寄予厚望。

　　但是一九六六年在美洲的觀測者卻非常幸運地目睹了這次壯觀的流星暴（圖三）。在世界標準時UT11: 55前後約四十分鐘之內，流星的出現率高達每小時六萬顆，甚至還比一七九九、一八三三和一八六六年的情況更為壯觀。由於一九六六年獅子座流星暴出現的時間很短，因此只能在地球上有限的經度範圍內看到，使得包括英國在內的歐洲地區觀測者，喪失了一次大飽眼福的機會。

《圖三》1966年拍攝的獅子座流星暴黑白照片，摘自1998年11月《SKY & telscope》雜誌 Joe Rao 所寫「The Return of the Leonid Meteors」一文，第40頁。

■一九九八－一九九九年獅子座流星雨

　　根據記載，獅子座流星雨每隔三十三年會匯集增強，當地球公轉穿過「坦普－塔特爾彗星」的彗尾時，就會引發獅子座流星雨，而一九九八－一九九九年正是預測獅子座流星雨將再次回歸的時間。

　　令科學家擔心的是，將近五百顆人造衛星在地球軌道上運行，提供通訊、導航及氣象觀測，有可能被流星體擊中毀損。雖然流星體最小的細如髮絲，最大的也不過和砂礫差不多，但這些流星體以極高速穿越太空，如果擊中人造衛星的話，可以把太陽能板打出小祠，也可能造成電路板短路，使衛星毀損失效。

　　一九九八年台灣流星雨觀測熱潮在追星族的失望聲中落幕，但是一九九九年十一月流星雨來臨時，台灣會不會再度大爆冷門，推翻天文學家不適合進行觀測的預言，反而觀賞到壯觀的流星雨呢？且讓我們拭目以待。

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