[科普中国]-象限仪座流星雨

形成原因

象限仪座流星雨，是个已经废弃的星座，流星雨原名“天龙座流星雨”，它的辐射点原本位于天龙座，现今已经转移到牧夫座。象限仪流星雨，为传统大流量的流星雨，对于天文学家和天文爱好者来说，都是最陌生的一个，就连它的母体彗星直到现在还是一个迷。一种观点是象限仪流星雨的母体彗星为C/1490 Y1和C/1385 U1，而有的科学家认为它是小行星2003 EH1所带来的。这个流星雨或许是地球经过小行星 2003 EH1 (原来是彗星，疏松物质被太阳吹散后，剩下的彗核变成是小行星) 在轨道上的残留物所形成的 。

名称由来象限仪座流星雨，是个主要的流星雨，为了避免与十月出现的另外一个主要流星雨“十月天龙座流星雨”混淆，故此采用个废弃了的星座来命名，亦是国际天文联会唯一的一个用不存在星座来命名的流星雨。较旧的中文天文书刊多采用原名，现时仍有部份中文刊物称这个流星雨为“天龙座流星雨”。

发生时间象限仪是一个古老的星座。象限仪座流星雨是每年年初都会发生的一个比较大的流星雨，据预测每小时达上百颗。象限仪座流星雨的活动期为1月1日到5日，极大一般在1月3日左右。极大时的平均天顶流量每小时为120，经常在60 ~ 200之间变化。流星的速度属于中等，41km/秒，亮度较高。

探索历史1825年1月2日，意大利的A.Brucalssi在做出象限仪流星雨的第一个观测记录，他记录道“太空中有大量陨落的星星”。

1835年1月2日，瑞士的L.F.Wartmann同样记录到“太空中有大量陨落的星星”。

1838年1月2日，瑞士的M.Reynier都有同样的记载。

1839年，布鲁塞尔天文台的A.Quetelet和美国的E.C.Herrick都做出了独立的观测。第一个观测到“一月初流星群的活跃现象”，流星群被起名叫“象限仪流星雨”。象限仪座是19世纪初星图上的一个星座。它的位置在武仙座、牧夫座和天龙座之间。

1863年，美国的S.Masterman取得了相关数据，他指出辐射点位于赤经238度，赤纬46度26分。

1864年，英国的A.S.Herschel教授就观测到了不寻常的爆发，他在辐射点高度仅19度的时候每小时仍然看到60颗。J.P.M.Prentice就观测到了每小时131颗的流星雨。

在1864年的流星群活动中，最早的观测数据在1863年12月28日，而最迟的是1864年1月7日。不过，流星群在1月3日到4日的爆发是很突然的。

1930年，美国的R.M.Dole确定了象限仪流星雨的火流星占5.0%。以后，还有英国皇家天文学会确定的火流星占7.4%。

1864年到1953年，观测的122个观测数据确定流星群每小时流量为45颗。但是，这远不是一个一致的结果。

1960年到1974年，美国佛罗里达的N.Leod III一直观测象限仪流星雨。他确定了流星平均星等2.81，以及火流星占5.6%。

1965年到1971年，英国的K.B.Hindley使用了英国天文学会的观测数据，指出流星雨每小时流量达到最大流量一半以上的时候的时间还不到16小时。后来他又用了英国天文学会、英国流星观测组织和北美流星观测组织的数据，指出除了流星群极大当天以外，流星群的流量都在每小时10颗以下。

1971年，Hindley用利物浦大学的IBM360/65计算机计算流星群的轨道，结果竟然发现流星辐射点的半径竟然有8度。

1979年，I.P.Williams，C.D.Murray和D.W.Hughes再次使用了Hamid-Youssef理论，不过他们用了一个流星暴雨模式和10个测试流星来推算轨道。他们确认了1500年前的流星群的情况，不过发现流星轨道不变这一事实只持续了3000年。他们说这个流星群的轨道将在未来的200-1000年内不与地球轨道重叠，并且地球轨道和流星群密集部分相遇的情况只能持续150-200年。他们还推测母体彗星可能由亮颗组成，一颗已经存在1300年，另一颗可能存在了1690年。

1979年，关于象限仪流星雨的未来得到定论。流星群将继续保持72度的轨道倾角，但是近日点距离将逐渐增大，最终将超过1AU。也就是说，地球在2400年之后将不会遭遇象限仪流星雨的密集物质。

1985年，K.Fox再次对象限仪流星雨的轨道在过去和未来1000年的情况进行研究。他指出，流星群第一次活动是从八月份开始的，来自赤经341.1度，赤纬12.8度。他也同样得出1000年以后地球将不再穿过象限仪流星群轨道的结论。

从2009年1月1日至5日，都是象限仪座流星雨的活跃期，其极大值出现在北京时间1月3日21时左右。象限仪座流星雨的辐射点位于天龙座和牧夫座附近，后半夜的观测条件比较好，辐射点位置随时间的变化情况。位置对于许多中国北方地区，属于拱极星座，终年不会沉入地平线之下。

2013年母体彗星过近日点，值得期待;天龙座流星雨，预期没有爆发迹象;狮子座流星雨，由于母体彗星处于距离太阳最远时期，观察到流星的数量比常年偏少，预期也没有爆发迹象;双子座流星雨，由于受月光影响，看到流星的数量将大打折扣。

2012活动时段：2011年12月28日 — 2012年1月12日，极大时期: 北京时间1月 4日, 15时20分。（通常120颗，但有时可能会有60到200颗，不过2012年受月光较强，辐射点偏北，我国北方比南方观看更佳）。

2013年1月2日，新疆天文学会和新疆天文台共同组织开展了象限仪座流星 雨观测活动。来自乌鲁木齐80中的 31名天文爱好者在新疆天文台南山观测基地不畏严寒，以极高的 热情进行了整夜的 观测活动。虽然象限仪座流星 雨未能按时赴约，但偶尔来自双子座方向的 流星 也让天文爱好者激动不已2。

2014年首次象限仪座流星 雨大流星雨，将于1月3/4日精彩上演，但恶劣的 天气常常令在漫长的 夜晚裹着厚重冬装急切等候的 观测者感到失望3。

2017年1月3日晚至4日晨，天津市天文学会秘书长刘洁说，象限仪流星雨适合北半球中高纬度地区观测。从新年之前的12月28日至次年的1月12日，人们都有可能看到该流星雨的群内流星，而其流量最大通常出现在1月4日前后，此时假定辐射点位于天顶的话，每小时的群内流星数目通常可达120颗左右。4

2020年，象限仪流星雨将于北京时间1月4日16时20分前后迎来极盛，拉开新年天象大幕。从2019年的12月28日至2020年的1月12日，人们都有可能看到该流星雨的群内流星，而其流量最大通常出现在1月4日前后，此时假定辐射点位于天顶的话，每小时的群内流星数目通常可达120颗左右，但实际能被观测到的流星数量将要少许多。象限仪流星雨虽然流量不小，但极盛持续的时间很短，峰值过后流量会迅速下降。因此，对于中国公众来说，较好的观测时段是3日晚至4日清晨，且4日凌晨零时以后月亮会落下，无月光干扰，也更利于观测5。

2021年1月3日，象限仪座流星雨的流星数量将达到峰值，当晚22点之后，人们就可以观赏这次象限仪流星雨的景观，整个过程持续大约4到6小时，预计每小时流星数量理论值可达110颗。不过，受当晚月光的干扰，我们实际能看到的流星数量可能会减少。61

主要特点亮度r是象限仪流星雨的一个重要参数。r所代表的就是同一流星群内亮流星数目所占的比例，如果一个流星群的r值为3，那么某一星等的流星数量就是比它亮一个星等的流星的3倍。r值越小，亮流星所占例也就越金。绝大多数的流星群r值都在2.6以上，而象限仪流星雨的仅为2.1，可见是一个亮流星很多的群，也非常适合照相观测。7

波动象限仪流星雨流量最不稳定，其zhr值在60至200之间浮动很大。例如在1909年（ZHR=202颗）和1922年（ZHR=79颗）就有过强烈爆发，而在1901年（ZHR=17颗）、1927年（ZHR=20颗）和1940年（ZHR=21颗）流量很小。造成这个结果的主要原因还是和这个流星群很短的爆发时间有关。在北半球严冬的夜晚，如此短暂的极大很有可能会被错过。但随着观测技术的革新，极大时刻也被捕捉得非常精确了。

唯一确定的只有极大位置，黄经282.9度，但是需要强调的就是这只是目视观测的结果。1947年到1951年，J.Bank进行了无线电观测，确定极大黄经为282.5度，目视极大和无线电极大时间差异的原因可能是由于波恩廷-罗伯特森效应。也就是说，无线电极大比目视极大平均提前6.3小时。

有趣的是，象限仪流星雨的最大值波动越来越大。英国流星协会的数据显示，1965年到1971年，流星雨最大值最大量达到190，最小只有65；1971年，日本流星监测中心的数据显示流星群的平均值为101.2。

实际上，根据理论，象限仪流星群的一些变动可能是由于木星引起的。在每一次波动之间有11.86年的周期。不过，木星对流星群的影响还远不止这么多。木星牵扯流星群的轨道，使它后退，计算流星群轨道后退的速度为每世纪0.31度、0.41度、0.54度和0.6度。第一个对这个摄动做出研究的是S.E.Hamid和M.N.Youssef，他们在1963年把1954年以来拍摄的流星照片和木星在过去5000年间引起的摄动互相比较，结果发现5000年前母体的轨道夹角是72度。至于为什么流星群分成了两块，他们也找到了答案。他们指出母体在5000年前、4000年前和1500年前都在很近的地方经过木星，结果轨道发生了很小的改变，并且随着时间的推移，这种改变的效应越来越明显。1963年底，Hamid和Whipple又进一步指出象限仪流星雨和宝瓶座流星雨可能有一个共同的来源。因为在1300-1400年前，它们的轨道很相似。“并且，他们补充，“它们的流星状态都很相似。”

辐射关于辐射点的问题，尽管很早就确定流星辐射点是赤经229.5度，北纬49.4度。但是正如G.E.D.Alcock和J.P.M.Prentice指出“很难确定象限仪流星雨的辐射点”，有时候竟然可以观测到13个辐射点一起向外辐射流星。

观测要点虽然预测流星雨的理论进步不小，但在时间和数量上仍可能存在较大的误差，故此有志进行科学观测的朋友应于极大期前后1至2天均作观测。

象限仪座在1月4日凌晨0:15分升出地平线，在极大期间，于东北方距地平线约15度的低空。虽然流星雨辐射点在象限仪座，但流星出现时不一定是辐射点附近天区，而是距离辐射点40至60度的地方，所以请选择天空视野开阔的地点进行观测，最重要是西北方无遮挡。

郊外天空固然较黑，能看到更多暗的流星，但考虑到交通、天气变幻莫测等因素，若能在居所附近（例如花园平台）能找到一处天空视野范围广阔的地点也是上选。流星雨只需用肉眼观看即可，基本上不需借助望远镜。观测时的应带备星图、红光电筒、地席或摺椅。

如要进行天文摄影，需配备具有"B"快门（可作长时间曝光）的相机和高速菲林。将镜头对焦至无限远，对准象限仪座或其邻近星座，把光圈调至最大，曝光5分钟，应有收获 。897