简单百科
流星体

流星体

流星体（Meteoroid）是指在行星际空间中国移动通信集团的固体物体，其尺寸在30微米至1米之间。流星体大多由小行星和彗星演变而来，分布非常广，从太阳附近一直到凯珀带，甚至更远。流星体进入地球大气层后，可能会形成流星、流星雨或者火流星。当流星体在穿过大气层并撞击地面后仍然幸存下来，被称为石陨石。

流星体必须是自然形成的。大多数流星体普遍含有外星和铁。根据其主要成分，流星体可分为三大类：铁、石头和石铁。典型流星体的元素成分有氢（H）、碳（C）、氧（O）、钠（Na）等。流星体通常结构脆弱、多孔，并且密度较低（平均密度每立方厘米只有十分之几克）。流星体以无规律的方式四处飘移和碰撞，而它们撞击地球大气层时的速度范围很广，从11千米/秒到72千米/秒不等。

由于流星体的高速运动，即使它们的质量不大，撞击载人飞船时也可能造成损害。特别是小流星体和微流星体，由于其数量远超大型流星体，对航天器潜在危害更大。截至2024年，全球范围内对流星体进入地球稠密大气层后的探测技术主要包括光学监测仪、流星雷达以及兆瓦级高功率大孔径雷达等。深入探究行星际空间中流星体的尺寸、质量、分布及其运动规律，不仅对确保宇宙航行的安全至关重要，也对推动太空探索事业具有重要的实际意义。

简介

流星体通常起源于较大的天体，这些天体大多是小行星或彗星。在宇宙中，小行星间的相互碰撞是常见的现象。这些碰撞可能只是导致表面碎片的喷射，或者在更为剧烈的情况下，可能导致一方或双方小行星的彻底破碎。撞击后，这些碎片会以高速向各个方向散射。这些留存在太空中的小块物质，就是流星体。流星体必须是自然形成的，并且大致尺寸介于30微米至1米之间。随着时间的推移，这些碎片可能会稳定在新的轨道上，而当它们的轨道与地球相交时，就有机会进入地球大气层。

定义

1961年，国际天文学联合会（IAU）首次定义流星体为“在行星际空间移动的固体物质，其体积显著小于小行星，但又远大于原子”。1995年，Beech和Steel在《皇家天文学会季刊》上提出，流星体的直径应介于100微米至10米（约33英尺）之间。随着对小行星尺寸认识的深入，2010年，Rubin和Grossman建议将流星体的尺寸范围修订为直径在10微米（约0.00039英寸）至一米（约3英尺3英寸）之间，以维持与小行星的明确区分。他们指出，小行星的最小尺寸界限是由地球上望远镜的探测能力决定的，这使得流星体与小行星之间的界限变得不太明确。一些已知的最小小行星，如2008 TS26（绝对星等H=33.2）和2011 CQ1（绝对星等H=32.1），其估计直径约为1米（约3英尺3英寸）。到了2017年4月，IAU正式更新了流星体的定义，将其直径范围限定在30微米（约0.0012英寸）至一米之间，但对于能够产生流星现象的物体，这一定义允许有一定的灵活性。

基本属性

结构：许多流星体在穿越地球大气层时会因为低气压而发生碎裂，这表明它们通常是结构脆弱、多孔且密度较低的物体（平均密度仅为每立方厘米十分之几克）。这类流星体很可能源自彗星，因此被称为彗星流星体。通过分析流星的光谱，科学家还识别出另外两种类型的流星体：由碳质球粒陨石组成的碳质球粒陨石流星体，以及由坚硬的一般球粒陨石组成的一般球粒陨石流星体。在火流星中，这三类流星体大致各占三分之一的比例。然而，在观测到的较暗弱的流星中，主要是彗星流星体和碳质球粒陨石流星体，而一般球粒陨石流星体则极为罕见。不同种类的流星体在穿越大气层时的表现也有所不同。彗星流星体的穿透能力较弱，它们在穿越大气层后可能会进一步碎裂成更小的颗粒。

大小：流星体的大致尺寸介于30微米至1米之间，但对于能够产生流星现象的流星体，其尺寸允许有一定的灵活性。大多数我们能够看到的流星，其流星体的直径范围在1毫米到1厘米之间。

速度：流星体撞击地球大气层时的速度范围很广，从11千米/秒到72千米/秒不等。这个速度区间受到多种因素的影响，包括地球的逃逸速度（约11千米/秒）、地球绕太阳公转的速度（约30.3千米/秒）以及太阳系的逃逸速度（约42千米/秒）。在地球的傍晚时分，流星体需要迎头赶上地球大气层才能形成流星，这时它们的速度相对较慢。而在地球的早晨时分，流星体可以与大气层正面相遇，这时它们的速度则相对较快。

质量：通过观察流星的亮度和运动时释放的能量，可以估算流星体的质量。例如，一颗亮度相当于视星等1等（在标准观测距离100公里时的亮度）的流星，其流星体的质量大约为0.05克。而一颗视星等为6等的流星，其流星体的质量则大约为0.01克，即一百分之一克。这些估算有助了解流星体的大小和它们在进入地球大气层时的物理特性。

化学成分

典型流星体的元素成分有氢（H）、碳（C）、氧（O）、钠（Na）、镁（Mg）、硅（Si）、钙（Ca）、铁（Fe）。

分布及运动轨迹

宇宙空间中，除了庞大的星体，还充斥着无数微小的物体和尘埃，这些在天文学中被称为流星体和微流星体。星际空间充斥着体积0.1mm左右的流星体，在一个相当于从地球到太阳的距离内(大约149597900km，被定义为一个天文单位或AU)，平均每500km3的空间中就有一颗这样的流星体。零散的流星体(不是成群的)构成了星际空间中大部分的颗粒物质。它们分布在广阔的空间中，从太阳附近一直到凯珀带甚至更远。地球在太空中的运动遵循其轨道，而流星体则不受约束，它们以无规律的方式四处飘移和碰撞。地球时刻都在与大量的流星体相遇。

某些流星体以群集的形式沿相近的轨道绕太阳公转，这种现象被称为流星群。当这些流星体或流星群接近地球时，地球的引力会对它们的轨道产生扰动，导致它们改变原有的轨迹并高速进入地球大气层。可能会形成流星、流星雨或者火流星。

分类

流星体的构成成分多样化，它们可以由纯岩石、纯金属，或是岩石与金属的复合物质组成。大多数流星体普遍含有外星镍和铁。根据其主要成分，流星体可分为三大类：铁、石头和石铁。石质流星体中，有些含有独特的球状颗粒，这类被称为球粒陨石。而那些缺乏球状颗粒特征的石质流星体则被称为非球粒陨石，它们通常源于外星岩浆活动，并且几乎不含有外星铁。通过分析流星体进入地球大气层时的飞行轨迹、产生的光谱以及形成的流星光曲线，科学家可以推断出它们的化学成分。

观测与探测

截至2024年，全球范围内对流星体进入地球稠密大气层后的探测技术主要包括光学监测仪、流星雷达以及兆瓦级高功率大孔径雷达等。

光学监测仪

光学监测仪能够捕捉到流星体在大气中蒸发时产生的光辉现象，但对于流星体物质融入背景大气后的变化过程探测能力有限。

流星雷达

传统的流星雷达能够探测到流星等离子体尾迹的镜面或非镜面回波，从而反演背景风场信息，但难以获取流星头部的回波以及流星体的物质成分等详细信息。

高功率大孔径雷达

高功率大孔径雷达能够观测到流星头部的回波以及等离子体尾迹的镜面或非镜面回波，但其精确定位回波位置以及获取流星体物质成分信息的能力受到天线阵列配置的影响，存在一定的局限性。

以上这些探测手段均无法同时提供流星体的特征、它所产生的流星等离子体尾迹以及不均匀体演化特性的全面信息。

流星不均匀体多波段探测系统

在国家自然科学基金委员会等机构的支持下，中国科学院地质与地球物理研究所设计并构建了一套名为流星和电离层不均匀体观测系统（Meteor and Ionospheric Irregularity Observation System, 简称MIOS）的多波段探测系统。该系统利用光学技术在大范围内捕获并分析流星体的烧蚀和蒸发过程，同时结合无线电波束进行主动的精细探测，以监测流星体产生的流星等离子体尾迹和空间不均匀体。通过这种方式，MIOS能够实现对进入地球空间的流星体的物理和化学特性，以及它们产生的流星等离子体尾迹和空间不均匀体等过程的全面探测。

流星体模型

欧洲航天局（ESA）的流星体模型是一个基于彗星和小行星释放和散布物理学的统计模型。该模型的数据来源于地面观测和航天器收集的数据。该模型能够预测在距离太阳0.1至10个天文单位范围内的空间中，航天器遭遇1μm至几厘米大小流星体撞击的概率。

观测价值

在天文学研究中，观测流星体具有极其重要的价值。首先，从彗星的角度来看，我们目前还不清楚流星体的碎片具体源自彗星的哪个部分，对于彗星分裂的动力学过程的细节也存在许多疑问。为了解开这些谜团，我们需要积累更多的观测数据。其次，从太阳系的角度来看，流星体的观测为我们提供了新的研究视角。与经历了漫长岁月变迁的行星相比，流星体和石陨石更像是未经演化的“原始”碎片。通过研究这些碎片，我们可以更深入地探索行星的形成过程、太阳系的起源以及其他相关科学问题。

当流星体穿越地球大气层时，它们引发的声学、光学、热力学和电磁现象为研究地球大气的物理特性提供了宝贵的数据，对地球物理学领域产生了重要影响。此外，对流星体在地球近地空间、太阳系乃至银河系中的分布、运动和演化过程的研究，对于理解太阳系的形成和天体的演变历程具有关键作用。深入探究行星际空间中流星体的尺寸、质量、分布及其运动规律，不仅对确保宇宙航行的安全至关重要，也对推动太空探索事业具有重要的实际意义。

危害

由于流星体的高速运动，即使它们的质量不大，撞击载人飞船时也可能造成损害。特别是小流星体和微流星体，由于其数量远超大型流星体，因此对它们潜在的危害应给予更多关注。理论计算和实验分析表明，质量小于克、直径小于100微米（100μm）的微流星体足以使航天器表面变得粗糙，损害光学仪器和太阳能电池。而质量在克以上、直径大于100微米（100μm）的流星体，除了同样可能导致表面粗糙外，还可能在航天器壳体上产生裂纹，甚至穿透舱壁，引发载人飞船座舱的爆炸性减压病。尽管如此，在载人航天的历史中，这类事故尚未发生。