流星雨的形成源于彗星或小行星遺留在軌道上的碎片，當(dāng)這些碎片高速闖入地球大氣層時，因劇烈摩擦和壓縮生熱而發(fā)光，形成我們看到的流星現(xiàn)象。以下是詳細(xì)解析：
一、流星雨的形成過程
1.
碎片來源：彗星的“太空足跡”
- 彗星解體：彗星主要由冰、塵埃和巖石組成。當(dāng)靠近太陽時，太陽輻射加熱彗核，導(dǎo)致冰升華噴發(fā)，噴出的塵埃和碎石被太陽風(fēng)推向彗星軌道后方，形成一條環(huán)繞太陽的碎片帶（類似散落的“太空沙塵暴”）。
- 小行星殘留：少數(shù)流星雨（如雙子座流星雨）源于小行星碰撞產(chǎn)生的碎片。
2.
地球穿越碎片帶
- 當(dāng)?shù)厍蚬D(zhuǎn)軌道與彗星碎片帶相交時（每年固定時間），碎片群以高速（11~72 km/s） 撞入地球大氣層，形成周期性流星雨。
- 例如：
- 英仙座流星雨（8月）：斯威夫特-塔特爾彗星碎片；
- 獅子座流星雨（11月）：坦普爾-塔特爾彗星碎片。
二、彗星碎片與大氣摩擦的原理
碎片發(fā)光的本質(zhì)是動能轉(zhuǎn)化為光和熱，具體過程分四步：
1.
高速撞擊與空氣壓縮
- 碎片（流星體）以宇宙速度（遠(yuǎn)超音速）沖入大氣層，劇烈壓縮前方空氣。
- 空氣來不及逃逸，在碎片前方形成高溫高壓的激波層（溫度可達數(shù)千攝氏度）。
2.
摩擦生熱與表面燒蝕
- 空氣分子與碎片表面高速碰撞，動能轉(zhuǎn)化為熱能：
- 碎片表面溫度飆升，材料開始熔化和汽化（燒蝕）。
- 汽化的物質(zhì)與空氣進一步碰撞，產(chǎn)生更多熱量。
3.
等離子體發(fā)光：流星的光輝來源
- 高溫使碎片表面和周圍空氣電離，形成發(fā)光的等離子體（第四態(tài)物質(zhì)）。
- 不同元素汽化時發(fā)出特定顏色的光：
- 鈉（黃）、鎂（藍(lán)綠）、鐵（黃）、硅（紅）等。
- 發(fā)光高度：80~120公里（高層大氣）。
4.
碎片的結(jié)局
- 多數(shù)碎片：質(zhì)量小于1克，在70~100公里高空完全燒盡（即流星）。
- 少數(shù)大碎片：若未燒盡墜落地表，稱為隕石（但流星雨中極罕見）。
? 關(guān)鍵糾正：傳統(tǒng)說法“摩擦生熱”并不完全準(zhǔn)確。主要熱量實際來自空氣壓縮形成的激波，摩擦作用占比很小。超音速飛行器的熱障效應(yīng)同理。
三、為什么流星雨有輻射點？
- 由于所有碎片沿彗星軌道平行運動（類似平行射入大氣的子彈），透視效應(yīng)下，流星軌跡的反向延長線交匯于天球一點，稱為輻射點（如英仙座流星雨的輻射點在英仙座）。
- 輻射點位置由地球與碎片流的相對運動方向決定。
四、趣味知識
- 火流星：亮度超過金星的流星（質(zhì)量較大的碎片）。
- 流星“聲音”：極少數(shù)明亮火流星可能產(chǎn)生音爆，但因光速遠(yuǎn)快于聲速，聲音通常滯后數(shù)分鐘。
- 太空清潔工：每天約有100噸地外物質(zhì)闖入大氣層，多數(shù)化為塵埃，維持地球質(zhì)量平衡。
總結(jié)：流星雨是彗星遺落的碎片高速撞擊地球大氣時，因壓縮生熱和等離子體發(fā)光產(chǎn)生的自然現(xiàn)象。它既是宇宙碎屑的壯麗謝幕，也是太陽系動態(tài)演化的直觀見證。
