天火撲面如雨下？
── 談獅子座流星雨陳文屏
中央大學 天文研究所及物理系、所副教授太
陽系乃從一團雲氣收縮而形成，中央高溫的部分成為太陽，能夠藉由核子反應自行發光。而在旋轉的環星盤裡，塵埃則凝結成為行星，以及繞著行星運行的衛星。製造太陽及行星以後，雲氣裡剩餘下來的物質，仍不斷撞擊剛形成的行星及衛星，對於早期的演化扮演了重要的角色。例如地球大氣、海洋，甚至生命的出現，可能都和這些劇烈的撞擊有關。在不到千萬年間 ── 和太陽46億年的年齡比起來，這是極短的瞬間 ── 這些氣體與塵埃被剛形成的太陽所吹拋出的物質、輻射，以及大行星的重力擾動，大部分被拋出太陽系之外。時至今日，太空裡仍然殘存了一些小天體，它們的主要成分是冰塊與石頭，直徑從幾公里到小於一公釐，越大型的數量越少。這些小天體遊走在太空裡，受到大型天體的萬有引力吸引，仍不斷有撞擊發生。前幾年我們親眼目睹彗星撞木星的事件，就是個活生生的例子。
地球在太空裡運行，當然也會遭遇到這些小天體。事實上隨時都有大量、小如砂石般的殘渣掉進地球大氣層，每天累積可高達一千公噸。我們平常看到的流星，就是像細沙般的流星體在穿過大氣時，因為摩擦生熱，激發了周圍的空氣而發光。像細沙般大小的流星體在通過大氣時便銷蝕殆盡，只有少數體積大一點的，像是拳頭或是籃球般大小，同時材質比較能夠耐高熱，才有機會不被完全銷蝕，而落到地面成為隕石。也就是因為有這層大氣的保護，我們才免於隨時有被隕石擊中的危險。但是偶而的撞擊還是無法避免的，像是美國亞利桑那州的巴林杰隕石坑就是撞擊的痕跡。月球因為沒有大氣層的保護，再加上沒有表面活動（氣候、板塊運動）能夠湮滅證據，因此表面存在明顯的撞擊疤痕。
(a)
(b)
(C)
圖一：在太空中遊走的天體，常有互撞的可能。
(a) 月球表面有明顯的撞擊痕跡； (b) 小行星本身也受到更小天體的撞擊而疤痕累累; (c) 地球也無時無刻不受到天體的撞擊，微小的流星體造成流星的現象，而巴林杰隕石坑則是大型流星體撞擊的結果。
在太陽系靠外圍的區域，因為溫度低，該處的小天體成分以冰體為主。這些小天體本身不發光，而只靠反射陽光，而因為它們很小，所以反射的光線非常微弱，我們在地球上即使利用最大型的天文望遠鏡也觀測不到。這些由冰渣與黑泥所組成的小天體，有少數在受到擾動後，會跑進太陽系內圍，而以狹長的軌道繞行太陽，而在接近太陽時，受到光與熱的影響，冰體昇華成為氣體，就成為我們熟悉的彗星。
當我們看到彗星時，所看到的並不是中央的冰體核心，而是籠罩在彗星核外圍的塵氣，稱為「彗髮」。這些塵氣受到太陽表面噴出的物質（太陽風）及輻射吹推，便形成了「彗尾」，也就是中國人說的「掃帚星」。因為產生吹推的是太陽，因此彗尾的方向大致背向太陽，而當彗星繞行太陽時，我們從地球上可以明顯看到彗尾改變方向。換句話說，彗髮及彗尾都是暫時的現象，只有在彗星核接近太陽的時候才有的。天文學家猜測太陽系外圍可能有數以千億計的彗星核，億萬年間冰鎖在太空裡，只有在它們到了太陽附近時，藉由絢爛的外表，我們才知道它們的存在。（唉，誰說外表不重要呢？
）
圖二：彗星是太陽系統外圍的冰體，到了太陽附近，受到光與熱而產生壯觀的彗星現象。圖為百武彗星漫長的尾巴。
一旦彗星核到了太陽附近，其內部的冰凍塵沙被釋放出來，隨著彗星運行零零落落地灑在軌道上。而當地球運行經過彗星軌道時，這些碎渣便以高速進入地球的大氣，產生密集的流星現象，稱為流星雨。一年當中可以看到大約十個流星雨，都是近期繞行太陽附近的彗星遺留的殘渣產生的。每個流星雨發生在每年差不多的時段，通常為時數天。由於流星體在太空中分佈的區域寬廣，因此流星雨極大值的時間每年會有前後幾天的差異，同時因為數量分佈不均勻，所以每年流星的數量也不相同。
圖三：太空中的流星體進入地球大氣產生流星，而在彗星軌道上有大量灑落的流星體，因而造成大量的流星數量，成為流星雨。
當發生流星雨時，流星體大致平行進入大氣層，彼此相隔可達數百公里，但是因為軌跡的一端離我們較近，因此看起來眾流星似乎來自天上同一個點，呈輻射狀射出。這有如鐵路的兩條軌道彼此平行，但看起來卻似乎在遠方相交。有些流星雨便以輻射點所在天空區域的星座名稱為名，例如發生在每年8月12日前後的英仙座流星雨，其輻射點就在英仙座範圍內。在母彗星剛通過太陽附近的幾年，軌道上仍殘留了大量流星體，因此當地球通過彗星軌道附近時，會產生大規模的流星雨，稱為流星暴。這個月（1998年11月）中旬可能就會發生流星暴的現象。
圖三：
(a) 平行的鐵軌一端比較接近我們，因此看起來似乎在遠方相交； (b) 流星體大致平行進入大氣層，但是從地面看好像從某個輻射點射出一般。
獅子座流星雨
(Leonids) 一般發生在每年11月17日左右，是由週期 33.3 年的「坦普─塔透彗星」 (Comet Tempel-Tuttle) 碎渣造成的。而由於此彗星剛於1997年2月通過近日點，因此預計這兩年很有可能會有流星暴的現象。人們預期精彩的流星暴是有原因的，因為獅子座流星暴曾經留下鮮明的歷史。在1799年德國人漢柏吞
(Humboldtm) 有以下的記載：11月11、12 日的夜晚是如此寧靜優美，••••在短短4小時內，我們看到成千的巨大火球，宛如木星般明亮的火球也常出現，它們所留下的流星餘跡可達 7─8分鐘，即使在流星裂開後，仍然能見其餘跡。
1832年的獅子座流星雨在歐洲曾經紀錄到五分鐘內將近9千顆流星。而到了1833年更是出現歷史上最燦爛的流星雨，在11月12日黃昏之後，天文學家就注意到異常數量的流星，過了凌晨以後更是繽紛奪目，流星的數量達到每小時3萬顆之多，且維時4小時之久。人們見到天火如雨下，甚至以為世界末日降臨。1866 年的獅子座流星雨不如前次壯觀，但是每小時也有6000顆之多。1899年及1933年則讓人們失望，因為每小時只有幾百顆。33年前，也就是1966年的那次則每小時記錄到了25,000顆流星，再次展現了流星暴的奇景。
我們不知道這次獅子座流星雨規模將會如何，但是根據預測，極大值應該在今年或明年。今年的極大值預計發生在
11月18日台灣時間的凌晨3點45分左右，可能將持續 1─2 小時。我們比較希望是在今年發生，因為屆時西太平洋及亞洲都可看到。若是在明年，台灣將是白天，同時那段時間月亮將很明亮，即使是處於黑夜的地區也不適於觀測。一般而言觀賞流星雨本來就是下半夜比上半夜好，這是因為地球的公轉和自轉都是由西向東，所以下半夜流星體是「逆流而下」衝進地球大氣，如此比較高的相對速度就造成比較明亮的流星現象。要再提醒的是，這裡所謂的預測來自我們對地球及彗星軌道的瞭解，我們並無法用望遠鏡看到流星體，因此預測可能會有誤差，前後最多可能差到
6 個小時，甚至不會發生壯觀的流星雨！觀測流星雨的時候，流星可能來自任何方向。入射方向和我們視線不同的流星其閃光較短暫（約一秒）而焰尾拉得很長。比較平行視線的則焰尾短些、閃光的時間較長，約可持續二到三秒以上，其亮度幾乎和天上最亮的星星一般，這些通常發生在輻射點附近。直接向著我們來的則看起來像似一顆突然發亮的星星。體積大的流星體，所造成的光度非常明亮，稱為
火流星，有些甚至會產生爆炸聲。因為流星體幾乎全在大氣中被消蝕殆盡，因此不必擔心地面有被撞擊的危險，但是這段期間太空中的人造衛星被流星體擊中的機會將大為增加。觀測流星雨著重的是隨時擁有寬廣的視野，因此不需要望遠鏡。利用
17日晚上的前半夜找個光害少的地方，全心欣賞美麗的夜空。並不需要特別準備甚麼東西，倒不妨帶張星圖，趁機認識星星。獅子座（圖四）是春天的星座，於每年三月晚上九點左右過子午線，到了十一月獅子座會在約午夜之後才從東方地平升起，其中獅子的臉與前腳先從地平出來，到了凌晨3點的仰角約是 30─40 度。
圖四也標出了所預測的輻射點位置，但是記著流星並不是從輻射點發射出來的，只是看起來是如此，因此別盯著輻射點看，而應該讓視野能夠盡量監視大塊的天空，最好是能躺在地上欣賞。
所以，在日曆上圈下
11月17、18兩天吧。找些好朋友，帶些保暖的衣物，一起出遊觀賞大自然精彩的劇碼。「可是，我第二天有課啊！」。嗯，可以前一天早點睡，看完流星雨後直接去上課（不是每個老師都能接受看流星雨當作缺課的理由，尤其是33年才一次）。要不然，把這篇文章給隔天要上課的老師看，說服他們一塊兒去吧！
有關獅子座流星雨的進一步資料可見
http://milkyway.phy.ncu.edu.tw/meteors/。感謝新莊福營國中林佳慧老師提供部分獅子座流星雨的資料。