為什么有些流星雨如此難以預(yù)測 _流星雨

長周期彗星撒切爾的流星體流（白線）。每個(gè)流星體都在自己的軌道上移動(dòng)，并在從北方接近地球軌道（藍(lán)線）后撞擊地球時(shí)產(chǎn)生了一顆天琴座流星雨。橙色的線是木星的軌道。地球上基于視頻的流星觀測圖像，顯示在https://meteorshowers.org.來源：meteorshowers.org
據(jù)SETI研究所：為什么彗星和它們的流星體流會(huì)在地球軌道內(nèi)外交織，它們的軌道會(huì)隨著時(shí)間的推移而分散？在《伊卡洛斯》雜志上發(fā)表的一篇論文中，SETI研究所的兩名研究人員表明，這不是由于行星的隨機(jī)引力，而是由于它們受到移動(dòng)太陽的沖擊。
主要作者、SETI研究所科學(xué)家斯圖爾特·皮洛茲說：“與普遍看法相反，太陽系中的一切都不圍繞太陽運(yùn)行。” 。“相反，太陽和行星都圍繞著它們共同的質(zhì)心運(yùn)行，科學(xué)家們稱之為太陽系重心。”
太陽系重心是希臘神阿特拉斯保持手指平衡太陽和行星質(zhì)量的眾所周知的點(diǎn) 。所有的行星都圍繞這個(gè)重心旋轉(zhuǎn)，但太陽也是如此。
Pilorz說：“通常當(dāng)我們建立數(shù)值模型時(shí) ，出于方便，我們會(huì)把太陽放在中心，因?yàn)樗翘栂抵匈|(zhì)量最大的天體，它簡化了相對(duì)論方程。”
研究小組發(fā)現(xiàn)，這種觀點(diǎn)可能不是理解長周期彗星軌道演化背后的物理過程的最佳方式。這些行星繞太陽運(yùn)行的軌道需要200多年的時(shí)間。
Pilorz說：“長周期彗星在其生命的大部分時(shí)間里都遠(yuǎn)離太陽系，以至于它們會(huì)感受到重心的拉扯。” 。“但每隔幾百年，它們就會(huì)俯沖到木星的軌道內(nèi) ，受到太陽的影響。”
在靠近太陽的地方，彗星會(huì)釋放出被稱為流星體的粒子。這些流星體會(huì)隨著彗星一起移動(dòng)，但有些會(huì)在較短的軌道上運(yùn)行并提前返回，有些則會(huì)延遲返回，從而形成流星體流。當(dāng)它們最初形成時(shí)，這些溪流非常稀薄，撞擊地球的可能性很低。
SETI研究所和美國國家航空航天局艾姆斯研究中心的流星天文學(xué)家、合著者彼得·詹尼斯肯斯說：“早在1995年，我們的領(lǐng)域還處于起步階段，許多人認(rèn)為預(yù)測這些流何時(shí)會(huì)在地球上引發(fā)流星雨和預(yù)測天氣一樣困難。” 。
Jenniskens注意到，隨著太陽圍繞太陽系重心的擺動(dòng)，這些溪流在地球軌道上穿梭。他預(yù)測，當(dāng)木星和土星回到軌道上的某些位置時(shí)，流星雨將會(huì)再次出現(xiàn) 。
詹尼斯肯斯說：“我們前往西班牙，試圖記錄其中一場陣雨，并看到了過去所說的‘星星在午夜落下’ 。” 。“整個(gè)流星雨只持續(xù)了40分鐘，但高峰期每分鐘都有一顆明亮的流星。”
這一預(yù)測是基于太陽的擺動(dòng)主要反映了木星和土星這兩顆質(zhì)量最大的行星在其軌道上的運(yùn)動(dòng) 。擺動(dòng)很?。?幾乎不在太陽本身之外，但足以在12年（木星軌道）和30年（土星軌道）內(nèi)移動(dòng)太陽的位置和速度，大致形成60年的模式。
詹尼斯肯斯說：“我們以前能夠在計(jì)算機(jī)模型中表明，這些流確實(shí)會(huì)在地球的軌道上徘徊，并遵循太陽的擺動(dòng)，但我們不知道為什么。”

示意圖顯示了當(dāng)彗星首先圍繞太陽系的重心（*）移動(dòng) ，然后在木星軌道內(nèi)圍繞太陽中心（•）移動(dòng)時(shí)，彗星軌道的傾角是如何變化的。透視是從遠(yuǎn)處，在彗星軌道的平面上，而為了清楚起見，重心和太陽中心之間的距離被夸大了。來源：seti.org
在這項(xiàng)新發(fā)表的研究中，Jenniskens與Pilorz合作，研究了長周期彗星的流星體流如何隨著時(shí)間的推移而分散，以了解如何最好地利用碎屑痕跡來尋找它們的母彗星。
Pilorz說：“這項(xiàng)研究的一個(gè)主要結(jié)果只是注意到，如果我們跟蹤太陽圍繞質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的事實(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn) ，實(shí)際上導(dǎo)致彗星和流星體分散的大部分原因是，當(dāng)它們靠近太陽時(shí)，它們都會(huì)受到運(yùn)動(dòng)太陽的引力增強(qiáng)或制動(dòng)，這與我們利用行星相遇來加速或減速航天器的方式完全相同。”
重力增強(qiáng)或制動(dòng)的現(xiàn)象通常被比作網(wǎng)球從移動(dòng)的火車的前部或后部反彈。
Pilorz指出：“但火車必須行駛才能正常工作。” 。“在我們的情況下，如果我們考慮太陽固定在中心，我們看不到這就是正在發(fā)生的一切。”
研究人員注意到，在木星軌道內(nèi)，流星體從圍繞質(zhì)心移動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閲@太陽中心移動(dòng) 。
Pilorz說：“我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)太陽在彗星靠近時(shí)控制了軌道，然后當(dāng)彗星離開時(shí)將控制權(quán)交還給重心時(shí)，這兩個(gè)跳躍在運(yùn)動(dòng)平面上，將軌道的傾斜和節(jié)點(diǎn)踢了一小部分。” 。“同樣，如果我們考慮太陽固定在中心，這種變化的原因并不明顯。”
流中不同位置的流星體在不同的時(shí)間遇到太陽，因此隨著時(shí)間的推移，它們會(huì)受到不同的沖擊，流會(huì)交織和分散。隨機(jī)性主要是由于每個(gè)流星體遇到太陽時(shí)，太陽在其圍繞質(zhì)心的軌道上的位置和速度。
Pilorz補(bǔ)充道：“這就是一個(gè)人的觀點(diǎn)很重要的地方。” 。“我們習(xí)慣于告訴自己，彗星的運(yùn)動(dòng)是由于行星的一系列復(fù)雜擾動(dòng)而隨機(jī)變化的。這并沒有錯(cuò)，但如果我們回憶起太陽也繞著質(zhì)心運(yùn)行，解釋就會(huì)簡單得多。”
公平地說，行星對(duì)太陽運(yùn)動(dòng)的決定與行星對(duì)它們運(yùn)動(dòng)的決定一樣重要。然而，要知道長周期彗星流分散的速度有多快，不需要這種舞蹈的細(xì)節(jié) 。
Pilorz說：“仍然需要考慮行星力，以提供導(dǎo)致進(jìn)動(dòng)的系統(tǒng)扭矩。” 。“這主要發(fā)生在流星體位于木星和土星軌道之間的時(shí)候。”
根據(jù)測量的流星雨分散，該團(tuán)隊(duì)計(jì)算了200多個(gè)長周期彗星流星體流的年齡，這些流星體流發(fā)表在Jenniskens的最新著作《地球流星雨圖集》中。