火流星(英文名:bolide)一種看上去非常明亮,可能發著“沙沙”的響聲,有時還有爆炸聲的流星。根據國際流星組織火流星資料中心(IMO FIDAC)的資料說明:所有經過天頂修正后亮度高于負三等(星等越小表示越亮)的流星都被定義為火流星。
火流星,是流星現象的一種,指直徑超過1米的流星體進入大氣層時,由于與大氣之間摩擦,流星體開始燒蝕,最后引發空爆,導致其瓦解而產生的一種天文現象。通常火流星的亮度極高,猶如一條閃耀的的巨型火龍劃過天際,或發出“沙沙”聲響,或爆炸轟鳴,極少數亮度非常高的火流星即使在白天也能看到。
2020年12月23日7時24分,疑似一顆小行星毫無預警地從青海玉樹地區上空撞入大氣層,在青海省玉樹藏族自治州雜多縣、囊謙縣上空產生了空爆,形成火流星。火流星不僅能通過空爆、撞擊對人類活動區域構成直接威脅,對在軌航天器的安全運行也構成現實性威脅。由于火流星運動速度快、出現高度低,只有地球上局部約百公里區域范圍內可見,因此布設火流星監測網絡開展區域范圍的火流星監測具有重要的現實意義。
定義
流星體
流星體是分布在星際空間的細小物體和塵粒。大部分肉眼可見的流星體重量都在1克以下,和沙粒差不多,直徑在0.1-1cm之間。
流星
流星體飛入地球大氣層時,跟大氣摩擦發生了光和熱,最后被燃盡成為一束光,這種現象叫流星。而流星的顏色是流星體的化學成分及反應溫度的體現。
火流星
一種看上去非常明亮,可能發著“沙沙”的響聲,有時還有爆炸聲的流星。根據國際流星組織火流星資料中心(IMO FIDAC)的資料說明:所有經過天頂修正后亮度高于負三等(星等越小表示越亮)的流星都被定義為火流星。亮度超過絕對視星等17的流星被稱為超火流星。
火流星是指小尺寸近地小天體進入大氣層后與大氣劇烈摩擦發生燒蝕、空爆、裂解,并伴隨發熱發光的現象,部分火流星未完全燒蝕可隕落到地表成為石隕石。火流星不僅能通過空爆、撞擊對人類活動區域構成直接威脅,對在軌航天器的安全運行也構成現實性威脅,如國際空間站(International Space Station,ISS),哈勃空間望遠鏡(Hubble Space Telescope,HST),韋布太空望遠鏡(James Webb Space Telescope,詹姆斯·韋伯空間望遠鏡)都遭遇過流星體撞擊。
形成原因
存在于太陽系中有許多微小的流星體,它們大多由星際空間的塵埃、彗星碎片、冰塊等組成,直徑從幾微米、幾厘米至數米不等。在太陽強大引力作用下,它們圍繞著太陽運動,其軌道大多是偏心率較大的橢圓。在它們繞日運行的過程中,速度可達42km/s,有時會接近大行星,便會受其攝動,從而脫離原來的運行軌道。流星體進入大氣層的速度介于11km/s到72km/s之間,和大氣摩擦產生的高熱使它氣化,且電子產生激發,形成光跡,化為流星。當流星體質量較大(質量大于幾百克),進入地球大氣后來不及在高空燃盡而繼續闖入稠密的低層大氣,并以極高的速度和地球大氣劇烈摩擦,產生出耀眼的光亮。當亮度比金星還高時,稱之為火流星。
基本特征
現象
宇宙空間除了大的星體外,還有很多很多的小物體和塵埃,即天文學上說的流星體和微流星體。地球在空間運動不會越出自己的軌道,但這些流星體卻毫無規律,亂跑亂撞,地球每時每刻都會同大量的流星物體相遇,有的小流星體一進入大氣層就摩擦發光,在80~120公里的高空劃出一道白光,便是流星;有的流星物接連進入大氣層,又接連變作白光,叫做流星雨;還有的流星光亮大,并帶著聲音,叫做火流星。不過,更多的是不見光亮的小流星體。火流星消失后,在它穿過的路徑上,會留下云霧狀的長帶,稱為“流星余跡”;有些余跡消失得很快,有的則可存在幾秒鐘到幾分鐘,甚至長達幾十分鐘。當天空中的流星余跡被掩沒時,又會出現煙柱似的塵埃余跡,可持續幾個小時。人們根據這一塵埃余跡可以推測出高層大氣內的風向和風速等。
火流星和流星雨都是流星的一種。形成流星雨的“流星體”,是彗星或者小行星受到太陽風影響后,揮發出的細小顆粒,直徑為幾毫米到幾微米不等。它們沿著同一軌道繞著太陽運行,同地球軌道存在相交的空間。每年的特定時間,當地球經過這些顆粒區域附近時,它們會以幾乎一致的速度和方向沖進地球的大氣層,就會形成“流星雨”的現象。
外觀
火流星的顏色有很多種,包括紅色、藍色、紫色等。這些顏色的產生和變化原因較為復雜,主要與流星體的物質成分、大氣組成有關。比如,如果流星體物質中含有鈉,那流星體就會出現黃色;如果含有鎂,那流星體就會出現白藍色;如果含有,那就會出現綠色;而常見的紅色流星體,主要是由于大氣成分中氮和氧產生的光線。
周期
聲音是衡量火流星起源的一重要參數。有聲火流星具有170.60.0,102.40.0,66.12.2,27.30.4,23.30.0,17.90.4,14.80.1,12.40.1,10.50.3年的可能周期。它們與石隕石墜落周期基本相同。有聲火流星與隕石同源。
觀測與監測
觀測方法
1979年霍京奧克首次提出從人造衛星或其它行星軌道上觀察明亮的火流星。從宇宙中能很好地看到火流星,而不受天氣條件的影響,視野變得特別開闊。如果衛星高度等于0.1行星半徑,則地球大氣層可觀察面積將達到2000萬平方公里。
美國人首先部分實現了這一思想。從1994年6月起,裝備有光學傳感器和紅外傳感器的美國地球同步衛星記錄了地球大氣層中火流星的明亮閃光,1年內在高度為30—40公里處記錄到近30次這樣的閃光。專家們認為,這些閃光是直徑為1—3米的石隕石進入大氣層中引起的。大多數這類天體在大氣層中破裂成極小的碎片。美國的衛星探測器記錄的僅僅是閃光強度和閃光時間。
火流星的監測
火流星事件隨機出現,主要依靠目擊者描述、安防監控、行車記錄儀等被動途徑獲得信息,缺乏主動開展的系統性監測。一方面,監測缺乏使得針對火流星事件的流星體軌跡參數的解算、軌道和母體溯源、進入大氣層前物理特性反演、隕落區的計算等問題變得困難;另一方面,由于目前發現的10m級近地小行星數量不及理論預測的0.1%樣本數少且存在系統偏差,從而導致了近地小行星尺頻分布在小尺寸端存在很大的不確定度,對于米級大小的數量估計偏差可達5倍。因此,構建區域級火流星監測網來開展常態化、多站點、全天區、聯合組網觀測,有助于精確刻畫火流星事件的特性參數,并完善小尺寸近地小行星的尺頻分布模型。
火流星監測技術發展
火流星監測經歷了膠片相機、數碼相機、模擬攝像機和CMOS相機等觀測技術的發展。
20世紀60年代,德國和捷克共同建設了首個火流星監測網——歐洲火流星網,通過膠片相機加裝旋轉快門拍攝長曝光照片的方式進行監測,照片沖洗后進行肉眼搜尋及位置、速度測量,主要開展火流星計數統計研究。
21世紀初,數碼相機和CCD相機逐漸取代膠片相機,但仍采用旋轉快門方式獲取時間信息。澳大利亞沙漠火流星網沿用并改進了這種監測方式,通過de Bruijn序列驅動液晶快門將精準的時間編碼加入長曝光圖像中,從而獲得高精度的時間、位置及光度等信息,實現軌跡和軌道計算。
截止到2023年,CMOS相機廣泛應用于流星視頻監測,其低噪點、高感光度、高分辨率等特點提升了監測靈敏度和分辨率,采用USB或網絡方式傳輸數據可以簡化安裝過程。
相關報道
1994年2月1日在太平洋馬紹爾群島上空有一顆“亮度超太陽”的巨大火流星掠過夜空,該火流星是質量為400噸的天體形成的,它在從34公里到21公里的高空破裂成碎片,其輻射能量超過16×1012焦耳。
1997年12月9日,有一顆非常明亮的火流星在格陵蘭島上空飛馳而過,甚至離墜落地點100—300公里以外的人都能見到它,據說它把當地照得比白天還亮。
2017年10月4日中秋夜20點左右,當人們還在家中吃著月餅,沉浸在團圓喜悅中的時候,一個橘紅色的火球拖著條長長的尾巴在云南省迪慶藏族自治州的上空劃過,強烈的光亮使云南許多地方的人們都看見了這一奇觀,后經科學家證實,這是一顆來自太空的火流星。
2017至2022年,中國云南香格里拉市、西雙版納傣族自治州、吉林松原、青海玉樹、駐馬店市及甘肅龍德接連發生超級火流星事件,并有隕石墜落。
2020年12月23日,青海玉樹一顆直徑約6.5m的小行星引發了火流星事件,空爆產生9.5kt TNT當量的能量,成為中國近年來最大的一次火流星事件。北京時間2020年12月23日7點23分,位于青海西藏交界處的玉樹藏族自治州囊謙小城一片寧靜。此時距離天亮約40分鐘,大部分人還躲在溫暖的被窩中,但已有早起的人頂著嚴寒和星光,開始了一天的忙碌。突然,夜空中出現一個暗弱的移動光點。約10秒后,光點變成飛行火球,拖著長尾??,以接近水平的角度飛向地面。火球越來越大,越來越亮,甚至超過了太陽的亮度。約20秒后,火球開始爆炸。在隨后的10秒內,火球相繼出現了多次空爆,在地面感受到多次明亮的閃光,瞬間將夜空照亮如同白晝。約30秒后,火球分裂成了十余個肉眼可見的碎塊,消失在天際。
2021年8月12日閃現在葡萄牙幽暗夜空中的顆流星,從右向左掠過視野。這道流星痕初始的泛綠輝光,是英仙座流星雨的火流星之典型特征。
2025年5月28日晚,茂名市等地夜空突然被照亮,并伴有轟鳴聲,一個黃色發光的圓點劃過夜空,天空逐漸由明變暗。中國科學院國家天文臺茍利軍介紹,照亮茂名等地夜空的是一顆火流星,太空中的塵埃、小顆粒,還有一些小行星落入地球大氣層里,跟大氣相互摩擦之后就會燃燒起來,絕大部分火流星通常在天空中就燃燒完了。29日,記者從茂名市氣象臺獲悉,未監測到當地氣象異常,茂名市應急局連夜展開排查,暫未接到地面財產損失的報告。
2025年5月31日凌晨3時左右,北京通州、順義區、懷柔區等多區居民反映,在睡夢中被一聲巨響驚醒,也有少數居民目擊了漆黑夜空被“點亮”的奇觀。對此,網友產生了多種猜測,其實,這是一次典型的火流星現象。中國科學院大學流星多站視頻監測網的興隆流星觀測站,成功捕捉這次天文現象,記錄下明亮的火流星照亮北京夜空的過程。中國科學院大學天文與空間科學學院博士后李鎮業表示,這次北京的火流星事件,與5月28日茂名市觀測到的火流星現象類似,都伴隨著強烈的光亮和巨響。
2025年8月19日,日本九州、四國等地有民眾目擊火流星,一團火球劃破夜空,將夜空照亮如白晝。
研究意義
中國科學院國家空間科學中心復雜航天系統電子信息技術重點實驗室小行星防御課題組博士研究生耿淑娟與研究員周炳紅、李明濤,提出了利用小行星進入大氣層的火流星觀測數據約束其物理性質和軌道的方法,同時,利用該方法對2022EB5近地小行星的物理性質進行約束,推斷其或是一顆低密度、低強度、低反照率的碳質小行星。該研究為未來通過火流星觀測數據獲取小行星密度、強度、反照率等物理特性的分布特征提供了新途徑。
流星在高速穿越大氣層時由于受到氣體的摩擦和熱化作用,會釋放出不同的化學元素,產生不同的光譜線,從而呈現出多彩的顏色。每顆流星的光譜數據都不同,通過光譜圖像能夠幫助分析流星的化學成分,以及是否來自同一個天體等信息,從而有助于進一步構建流星數據庫,對研究太陽系起源等方面具有重要意義。
地球周圍存在大量的太陽系小天體,對地球和人類生存環境構成現實威脅。直徑較大的近地小天體可通過天文望遠鏡中國空間站工程巡天望遠鏡觀測來進行識別和監測,但直徑較小的近地小天體(如直徑小于10米的目標,數量達到億級)很難在大氣層外被望遠鏡所發現,更無法了解它們的軌道特性、隕落地點、撞擊危害等關鍵信息,僅能從監測它們進入地球大氣層后引發的火流星事件來初窺端倪。但是,由于火流星運動速度快、出現高度低,只有地球上局部約百公里區域范圍內可見,因此布設火流星監測網絡開展區域范圍的火流星監測具有重要的現實意義。
參考資料 >
從此不再錯過每一顆流星.微信公眾平臺.2023-12-27
天文學名詞 Glossary of Astronomical Terms.國家天文科學數據中心.2023-12-12
北京驚現火流星!能撿到隕石嗎?.微信公眾平臺.2023-12-27
又見火流星.微信公眾平臺.2023-12-27
多地現綠色不明飛行物!專家:是火流星,亮度超滿月!.光明網.2023-12-12
Definitions of terms in meteor astronomy (IAU).國際流星組織.2023-12-28
流星雨的前世今生 太陽系漫游④ | 觀天者說.微信公眾平臺.2023-11-02
尋找中秋夜天降隕石:數百人涌入云南迪慶,“像追彩虹一樣”.微信公眾平臺.2023-12-27
青海火球事件——“肇事者”身份調查.百家號.2023-12-26
【#廣東多地拍到耀眼....新浪微博.2025-05-29
今天凌晨,北京多區居民睡夢中被巨響驚醒!科學解釋來了.北京日報-今日頭條.2025-05-31
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