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你知道专家如何监控流星雨吗?

2018-09-23 08:02 来源: 新华网

在太阳系各大行星之间广泛散布着一些很小的天体,称为流星体,质量大小不一。其中,绝大多数流星体都是细小的砂粒或尘埃,也叫宇宙尘、行星际尘。它们主要来自于被太阳和大行星引力撕碎的彗星、小行星,少量来自月球、火星和其他大行星的卫星因受撞击而散落的碎屑。

当有流星体在接近地球时,受到地球引力而被地球吸引进入大气层,在高速运动中会与大气层摩擦燃烧划过天际,就是我们所熟知的流星现象。单个、偶然出现的流星称为偶发流星,没有固定的时间和方位。而当星空中某一辐射点向四周迸发出多颗流星时,我们称之为流星雨。流星雨少则每小时几颗,多则数十万颗,通常有固定的周期和方位,且以辐射点所在的星座命名。

在北半球,英仙座流星雨是最具观赏性的三大流星雨之一,英仙座流星雨的母天体是一颗周期为135年的长周期彗星109P/Swift-Tuttle(斯威夫特-塔特尔)。天文学家们在对英仙座流星雨长期监测中发现,英仙座流星雨的流量也经历过减少和突然爆发的现象,自1992年Swift-Tuttle彗星回归后,英仙座流星雨目前的流量便稳定在每小时100颗左右。而当2126年Swift-Tuttle彗星再度通过近日点,那时英仙座流星雨的流量便会有大幅度增加。

流星监控系统的技术原理

在对英仙座流星雨监测过程中,通常利用流星监控软件来控制摄像头进行持续视频监控拍摄。流星监控软件在持续录像过程中,始终将过去的视频帧暂时缓存在内存中,当有触发事件发生时,也就是流星划过监控区域时,引起了光度变化,流星监控软件才会将触发事件前后大约1秒的视频帧保存至硬盘中,自动记录流星划过的瞬间。这样既可以避免占用大量存储空间,也便于后期对流星数据分析。当然,经过的飞机、闪电、飞虫也会引起光度的变化,同样会被记录下来,这也需要我们后期整理筛选。

图1 流星监控原理

在流星监测时,往往会设置多个站点监测一个共同的监测区域(如图2)。当有两个以上监测点同时记录到一颗流星时,通过拍摄到的画面,经过专用软件分析处理,可以计算出流星的亮度、高度、速度以及运行轨道等数据。并且,通过大量的流星监控样本的收集,还可以分析潜在的新流星群、火流星概率等。

 

图2 多站点监测原理

如何搭建一套流星监控系统

流星划过夜空转瞬即逝,无法像深空天体那样长时间曝光拍摄,监控相机需要选择星光级低照度摄像机,通常最低照度要满足0.0001 LUX(“勒克斯”,照明单位,表示被摄主体表面单位面积上受到的光通量)甚至更低。流星会在天空中任意一个方向出现,因此,监控镜头要选用一个广角大光圈镜头,例如3mm/f1.0、2.8mm/f0.95镜头等。同时,还需要根据现场的环境,选择视野开阔的区域拍摄。在日常的监测中,固定点的监控相机需要长期放置在露天条件下,我们还需要对设备进行防水处理,避免设备的损坏。

图3 设备连接图

采用视频方式记录流星比传统的流星观测更具优势,不但可以更精确地记录流星的运动轨迹、运动速度、高度等信息,还方便后期的天文研究。同时,搭建一个流星监控系统简单易行,并且足够多的站点还可以提高流星组网联测的关联度和分析精度。

2018年还有很多流星群活动,包括猎户座、狮子座、南北金牛座以及双子座等流星雨,到时都会有很多漂亮的流星出现在夜空中。大家不妨搭建一套流星监测系统,加入流星监控组网的行列,一起捕捉这些珍贵的瞬间!

本作品为“科普中国-科技前沿大师谈”原创,转载时务请注明出处。

作者: 徐智坚 陈向阳   [责任编辑: 李浩]

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