英仙座流星雨将震撼来袭！为什么流星有不同颜色?

出品：科普中国

作者：Denovo团队

监制：中国科普博览

英仙座流星雨是每年最著名且最活跃的流星雨之一，通常在7月中旬至8月下旬出现，其峰值时间通常在8月12日至14日。

英仙座流星雨之所以被称为“英仙座流星雨”，是因为它的辐射点（即流星在天空中似乎源自的点）位于英仙座的方向。英仙座流星雨源于彗星109P/Swift-Tuttle，每小时可以观测到60到100颗流星，因其速度快、亮度高且尾迹明显，成为夏季夜空中最受欢迎的天文现象之一。

流星雨

（图片来源：作者AI生成）

为什么流星颜色各式各样？

流星会呈现出不同颜色是由于其组成在进入地球大气层时被高温加热，导致各种元素和化合物燃烧并发出特定的光谱。

当流星体进入地球大气层时，它们会与大量空气分子发生剧烈碰撞。这些碰撞导致流星体表面的物质因高温而汽化，形成钠、铁和镁等原子的蒸气。

在随后的碰撞中，电子被撞入距离原子核平均距离更大的轨道。当电子回落到静止位置时，就会发光，这与气体放电灯的过程相同。

不同成分的流星在高温下燃烧产生不同颜色的光，这与我们在中学学过的焰色反应类似。在焰色反应中，金属盐在高温下燃烧会产生特定的颜色，这也是火焰分析法的基础。例如：

钠（Na）：黄色

镁（Mg）：蓝绿色

钙（Ca）：紫色

铁（Fe）：黄色至橙色

硅（Si）：红色或橙色

当流星进入地球大气层时，除了流星本身，其高速运动导致与空气中的氮气（N2）和氧气（O2）分子发生剧烈碰撞。这些碰撞产生的能量使氮气和氧气分子被激发和电离，从而导致它们发光。其中，激发是指分子的电子吸收能量，从基态跃迁到激发态。电离是指分子的电子吸收足够能量后脱离分子，形成离子。比如，氧气燃烧会产生绿色或红色的光，而氮气燃烧则会产生紫色的光。

同一颗流星会变颜色是什么原理？

就在2023年8月的英仙座流星雨，作者就看到了一个会变色的火流星。火流星是一种极为明亮的流星，其亮度通常达到或超过-4等，显著超过普通流星。火流星通常持续时间较长，颜色多样，还可能出现爆炸现象，甚至伴随响亮的音爆声和碎片散落。

会变色的火流星

（图片来源：作者拍摄）

流星颜色的变化可以受到其他因素的影响，如流星进入地球大气层的速度、所处的高度以及流星体积的大小等。这些因素共同作用，决定了流星在燃烧时所呈现的具体颜色变化。

一颗火流星

（图片来源：作者AI生成）

1.组成成分的不同

流星通常由多种元素和化合物组成，不同的成分在高温下燃烧会发出不同的颜色。例如，流星的某一部分可能富含镁，而另一部分可能富含钠。当流星燃烧时，这些不同的成分分别发出蓝绿色和黄色的光。

2.燃烧温度的变化

随着流星在大气层中不断加速并受到空气阻力的作用，它的燃烧温度也会变化。不同温度下的燃烧会导致不同元素或化合物的光谱变化。例如，相对较低温度下可能主要是钠的黄色光，而在较高温度下，可能会出现镁的蓝绿色光。

3.大气密度的变化

流星在进入地球大气层的过程中，从高空稀薄的大气层进入低空稠密的大气层。大气密度的变化会影响流星的燃烧过程和发光特性。在较高的地方，燃烧可能不完全，某些成分会发出一种颜色的光；而在较低的地方，大气密度增加，燃烧更加剧烈，可能会发出另一种颜色。

观测指南

英仙座流星雨即将到来，这是每年最壮观的天文现象之一。让我们一起在某个特别的夜晚，仰望星空，欣赏流星划过天际的美丽景象。以下是为大家准备的观测攻略，希望能给大家带来最佳观赏体验。

观看流星

（图片来源：作者AI生成）

最佳观测时间：2024年8月12日至14日由于月亮的影响，午夜到黎明前几小时是观测英仙座流星雨的最佳时间。12日月亮会在23:28落下；13日月亮会在00:09落下地平线；14日月亮会在00:57落下地平线，因为可以选择在月亮落下前的1-2小时。

观测地点选择：远离城市灯光污染，最好驾车选择一个离城市100公里以上的视野开阔且黑暗的地方，如乡村或山顶。确保天气晴朗无云，以获得最佳观测效果。

准备工作：带上躺椅或毯子，以便舒适地躺下仰望夜空。携带足够的衣物保暖，同时带上驱蚊用品以及蓝牙音箱。

观测技巧：最好躺在椅子或毯子上，可以使用一些APP来帮助定位英仙座。不必只盯着英仙座看，流星可能会出现在夜空的任何地方，保持广泛的视野是关键。耐心等待，每小时可见多达100颗流星，甚至可能看到惊艳的火流星！

单反相机拍摄技巧：单反相机需要配有广角镜头或大光圈定焦镜头，以及稳定的三脚架。把相机的光圈设置最大光，15-30秒的长曝光时间，需要高感光度（ISO800-3200）。并把手动对焦至无限远，使用间隔拍摄功能或遥控器连续拍摄，选择有趣的前景如树木或山脉。拍摄后进行降噪、堆栈合成和色彩调整，将捕捉到更多美丽的流星瞬间。

总结

英仙座流星雨是每年最受欢迎的天文现象之一，其丰富的流星数量、绚丽的色彩变化和独特的观测体验，使它成为夏季夜空中的一大亮点。相信大家不仅对流星雨有了更深入地了解，也掌握了如何更好地观测和拍摄流星雨的技巧。愿每一位观星者都能在英仙座流星雨的陪伴下，度过一个充满奇迹与浪漫的夜晚。让我们一同期待，仰望星空，去偶遇那颗会渐变颜色的流星吧！

参考文献：

1.Zhilyaev, Boris Ephimovich , et al. "Methods for estimating some characteristics of meteoroids in the wake of intrusions." 22 International scientific conference Astronomical School of Young Scientists. December 11–12 2020, p. 20-22 2020.