无线电观测流星的重要内容|科学博物

只看楼主倒序阅读楼主发表于: 2008-11-20

1、作者:欧阳天晶

引言
1,二十多年前，国外的天文爱好者和无线电爱好者合作，发明了无线电观测流星的新方法。这种方法被形象地称为用收音机“听”流星。
收音机为什么能“听”到流星？原来，FM调频波段的广播使用的是超短无线电波，超短无线电波的传播特点与可见光类似，只能沿直线传播，而又不能被电离层反射，因此，FM调频波段的广播（以及同样使用超短无线电波的电视广播）一般只能传播几十千米的距离。当流星在高空出现时，能使高空的空气电离，形成电离空气柱。电离空气柱可以反射超短无线电波，使它有可能传播到1000千米以外的远方。没有流星时，收音机是接收不到那么远的FM调频波段的广播信号的。当流星出现时，一台高灵敏度的调频接收机（收音机），就能短暂地收到远方正在广播的超短波信号，这时，观测者就知道出现一颗流星了。
2、两种观测方法的比较
目视观测流星是经典的流星观测方法。一个目视观测者，可以从观测到的每一颗流星中，得到流星的出现时刻、归属、亮度、颜色、起止点坐标、轨迹长度、视速度、持续时间、是否有余迹等信息。正因为目视观测获得的信息量大，所以成为流星观测的最基本的观测方法。然而，同其它目视观测一样，它受天气状况的影响很大。另外，正式的流星目视观测，天空最暗星等不能劣于5等。当准备进行流星观测时，不但要考虑是否能遇到晴天，还要寻找具备良好天空条件的观测地点。这，无疑给流星的目视观测增添了难度。目视观测观测的是弱的光信号，而弱的光信号的自动记录、存贮、转变成电信号，都相对要困难一些，这是目视观测不能“自动化”的主要原因。
无线电观测流星则不同。因为无线电传播是不受天气影响的，并且它接收到的是电、声讯号，可以较方便地自动记录、存贮，直接或转变成电信号进行处理。所以，实现无人值守的、全天24小时不间断的无线电流星观测并不是难事。这，无疑能极大提高流星观测的效率。不过，无线电观测流星，只能“听”到信号出现时刻、信号强度、信号持续时间等信息。
毫无疑问，无线电观测流星时“听”到的信息，“信号出现时刻”是最重要的。从理论上说，它相当于目视观测中的“流星出现时刻”。也即是说，每“听”到一个声音信号，就相当于出现了一颗流星。“信号强度”则说明不了什么问题，因为强流星出现的位置如果不合适，很可能只能接收到它的很弱的反射信号；弱流星出现的位置如果合适，很可能接收到它反射的强信号，因此它被人们忽略了。同时被忽略的，还有“信号持续时间”。至今，国际上无线电观测流星，所有的观测点，全都只记录单位时间出现的“信号个数”，即只记录了流星出现时刻这一个信息。至于信号的内容，其本身不包含关于流星的任何信息，只能作为剔除干扰信号的依据。
“信号持续时间”是否真的一点用也没有呢？我不这样认为。
3、平常日子无线电观测流星的情况
一直以来，我都是以韩国95.9兆的广播电台作为接收台，使用五单元八木天线，迪桑R-3000型无线接收机进行无线电流星观测的。韩国在95.9兆有三个发射功率较大的广播电台，全天24小时广播。五单元八木天线与迪桑R-3000型无线接收机有足够的灵敏度，并且这一型号的迪桑接收机是数字调谐的，能准确调谐到欲接收电台。
我多年的无线电观测流星的实践证明：一般情况，一小时只能听到10个左右的信号，合计持续时间只有数秒，很多时候甚至更少一些。的确，平常日子，目视观测，每小时大约只能看到5——10颗流星。所以，平常日子，我们听到的“信号个数”，与实际流星数大体是一致的。
只是，流星雨高峰期间，情况就不这么简单了。
4、2001年11月19日的观测情况
2001年11月，湖北省天文学会组织了赴鸡公山观测队，对狮子座流星暴进行了成功的观测。我的观测项目是用收音机“听”流星。19日凌晨，我从半夜24时40分开始正式监听，一直监听到早晨5时，干扰串台声出现了，才停止了观测。
下面是我们整理出的19日凌晨“听”流星的统计数据：
2001年11月19日无线电观测流星数据汇总表
时段
信号个数
合计持续时间（秒）
00h40m-01h00m

22
35（保留整数，下同）
01h00m-02h00m
102
1381
02h00m-03h00m
113
1835
03h00m-04h00m

91
1469
04h00m-05h00m
84
921
01h00m-05h00m共计
390
5606
5、我的分析
从我收听的数据可以看出，不论是一小时听到的“信号个数”，还是“合计持续时间”，都表明：狮子座流星暴的高峰出现在2：00——3：00之间。这与科学家对这次狮子座流星暴高峰的预测是一致的。
然而，无线电观测流星听到的“信号个数”，是不是同平时一样，与目视观测到的流星数大体相近呢？
听目视观测的同好介绍，他们五个钟头共观测到3000多颗流星，平均每小时600多颗。因为目视观测会漏掉一些流星，所以实际出现的流星，每小时应该接近千颗，有平时流星数量的百倍。
看看我们“听”流星的结果：四个钟头“信号个数”合计390个，每小时大约只有百个左右，只有平时流星数量的十几倍，大大少于目视观测到的流星数。
再看看“合计持续时间”：四个钟头共约5606秒，平均每小时1千多秒，比平时增加了上百倍，与流星实际增加的倍率符合得很好。这证明：无线电观测流星雨活动高峰，“信号合计持续时间”是很有价值的信息，因为它与实际出现的流星数的相关性，大大高于“信号个数”。
这一结果，与我们历次“听”流星雨高峰时的情况，完全一致。
从下面的统计图，可以直观地看出这一问题。

说明：“宋红兵数据”是武昌实验小学宋兵老师与我们同时在鸡公山目视观测的数据，

“北京数据”是北京《星光快讯》上刊登的爱好者目视观测的数据。

为什么会出现这种情况？平常日子，流星数量不多，流星之间间隔的时间一般都较长，而“听”流星时，一般“听”到的信号持续时间都较短，不会互相干扰，所以“听”到的信号与出现的流星能大体一一对应。流星高峰期间，流星数量增多，当短时间出现几颗流星时，它们反射的无线电信号有可能前后相连，形成一个长信号；这时出现火流星的机会也多，火流星形成的电离空气柱存在的时间也长一些，它产生了持续时间长的信号，也有可能“淹没”随后出现的一些小流星产生的信号。这两种情况，都使得这时“听”到的“信号个数”少于实际出现的流星数，而使“信号合计持续时间”与实际流星数表现出高的相关性。
6、结论
无线电观测流星的新方法发明已有二十多年，但一直不能制定出一个有科学价值、便于操作的观测规范，观测数据一直派不上用场，其原因，就是以往的观测者，仅仅只记录了“信号个数”而忽略了同样有价值的“信号合计持续时间”。我以为，只有充分认识了“信号合计持续时间”的意义和价值，把“信号合计持续时间”和“信号个数”放在同等重要的位置，才能制定出有科学价值、便于操作的观测规范，才能使无线观测流星的新方法焕发出它应有的光芒。
希望更多的天文爱好者同我一道，参加到无线电观测流星的行列中来。
参考文献：
1
驺虞峙 . 流星雨——看不见，却能听到 .上海科技报，1993.10.6
2
蔡鸿彰 . 流星雨之FM电台信号反射观测 .
台湾天文爱好者林启生先生提供

3
徐品新，欧阳天晶 . 探索流星暴雨之谜 . 武汉：武汉大学出版社，2001

对提供了目视观测数据的武昌实验小学宋兵老师，北京天文同好会主办的《星光快讯》，表示感谢!

2001年12月稿

2003年3月修改