流星雨是什么颜色(流星有哪些颜色)
葛飞飞 2024年1月11日 20:54:45 常识分享 159
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有一定门槛的小科普文了解流星光谱你见过的流星是什么颜色?每当流星雨来临,我们迫切等待着流星划过天空我相信不少人会许这样的愿望:“暴富”、“脱单”不要问我为什么知道除了许愿,有没有观察到流星的颜色呢? 由于今年天气不好,又因为疫情,不好外出看英仙座流星雨。
我躺平了,无奈只好看直播在直播间里,看到了好多流星呈绿色“原来流星是绿色的啊?” 其实流星还有不同的颜色颜色成因通常,火流星观测者更会报告流星的颜色,因为火流星的亮度足够大,使得人类的色觉有机会感知报告中颜色范围可以涵盖整个可见光光谱,从红色到蓝色,以及很少的紫色。
流星体的主要化学成分对观察到的流星颜色起到了重要作用某些元素在汽化时会显示其特有的颜色如,镁线偏蓝绿色,钠线呈黄色
总的来说,流星呈现的颜色与「其本身的化学成分、大小、速度、被汽化的高度」等有关,虽然复杂,但这也是研究流星光谱可爱的地方流星光谱国内流星的光谱拍摄及研究还比较少,感谢张超老师作了不少贡献 下面这张图拍摄到了一颗英仙座流星雨的群内流星,很多水平的彩色线是星星,垂直方向的为流星。
我们看放大的小图,这里大家可能会困惑,这张图不应该是好多颗流星吗?不是的,上面那条绿线是来自大气层氧气的557.7nm绿色线,偏黄绿色,并不是流星本身的当流星划过大气,其路径上的空气会变热,氧分子在高温下会短暂地失去一个电子,但它们又快速地重新组合,这个过程会产生绿色的光子。
有意思的是,较多流星雨(如双子座流星雨)少有这种绿线,这是由于英仙流的平均速度很快,约62km/s流星的速度越快,携带的动能也越大,这样可能会「在更高的高度开始发光」继续看小图里的下半部分,从右往左,标注了绿色的镁线(同样是绿色,但产生原因不一样,颜色也有点偏差),黄/橙色的钠线,再左一点没标注的红色应该是氮、氧大气线,也不是流星本身。
最右边的氧线是在红外线中,可以忽略,因为它不影响可见光谱下文不同流星雨光谱的分析中会再讲到有了上面的介绍,接下来这张图也好理解了,相比上张图多了蓝色的铁线,不过这里的557.7nm氧线不太好判断
那么,如果我们也想要获取光谱,需要什么装备呢?可以通过在数码相机前加物端的光栅或棱镜。物端棱镜下图为程思浩和程思淼的设计方案,以及拍摄到的光谱。本文不详细介绍了。
相机单张拍摄虽然我们没有物端棱镜,但数码相机可以拍出流星的不同颜色。这张图为笔者2020年拍摄截取的英仙座群内流星,能看出绿色,勉强能看出左下端的黄/红色。
相机视频直录有些高感光度的相机可以直接视频拍摄。这张动图为张超老师拍到的。可以看到分为两段绿色,左边一段为氧线的绿色,右边是镁线的绿色。
可见光谱中出现的第一条线来自高层大气层中氧气的557.7nm黄绿线,所以流星的轨迹最初是绿色的,若中间呈白色,应该是出现了更强烈的镁和钠发射线,这些发射线淹没了氧线,这两组合产生更白的颜色最后,如果流星体足够大,仍能活到大气层的较低处,来自氧气和氮气的宽红色带就会占主导地位,导致流星的末端呈红色。
光谱分类流星光谱可被分为了X、Y、Z、W四个类型,其中X型有较强的钙(Ca)HK线,Y型有较强的钠(Na)D、镁(Mg)线,而Z型则有丰富的铁(Fe)线或铬(Cr)线W型为X、Y或Z类型的特征都没有出现。
这种分类方式还反映了流星体的速度:X约15-20km/s,Z约30km/s,Y约60km/秒而W属于不寻常成分的流星体不同流星雨的光谱Bill Ward对2017年四场流星雨的光谱作了分析考虑到没有完全一样的观测条件和星等。
每个流星雨中选取一个有代表性、星等和波长范围内尽量接近的光谱按速度从小到大排序为 双子座流星雨(Geminid)、天琴座流星雨(Lyrid)、 英仙座流星雨(Perseid)、狮子座流星雨(Leonid)。
横坐标为波长,单位为埃,1A=0.1nm=1^-10m,纵坐标为相对强度归一化的值
把可见光谱图的波长与颜色对应起来,可能会更好理解暂不考虑双子座流星雨(Geminid),随着速度的增加,流星体携带更多的能量,红色/近红外端(右侧)即大气中的氧和氮的比例也增加,左侧蓝端金属(Ca、Cr、Si和Fe)的比例在减少。
另外看5577A的氧线,比较弱因为这只发生在110公里以上开始与大气层相互作用的快速流星上5577A和7774A线(红外线,不可见)是快速流星光谱最开始的线现在看双子流,速度慢,来自大气层的辐射少很多为什么要单独拎出双子流呢?因为其母体是小行星和其它流星雨不一样。
我们能看到蓝色端(左侧)的金属明显强于流星雨母体为彗星的流星可见数量计算上文介绍的内容可能会有很多不理解,如果我们只是想单纯看看流星雨,尤其选择在大城市(高光污染)的地方观测的可以借助天文通小程序的这款功能知道预计的观测数量,来鉴别各大媒体宣传的“大流量”流星雨。
该功能考虑了很多的因素:光污染、月相、辐射点高度、白天黑夜等
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