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发信人: meteor (给我一个愿望), 信区: other
标  题: 深夜来听流星雨……——流星发声之谜(zz)
发信站: 听涛站 (2002年04月01日23:05:20 星期一), 站内信件

转载自：http://www.yyun.com/bolide/

(注：原文附多图，video clip & audio clip link各一个)
深夜来听流星曲……
   ——流星发声之谜
Alex　编译
　
　　在难忘流星雨之夜，不知有多少人为美丽多彩的流星而心迷神醉，而又有多少人在
心中许下一个个美好的愿望啊！然而在某颗明亮的火流星划过长空之际，你是否听到或
如火中燃烧木柴时的劈劈啪啪，或似疾风扫落叶的嗖嗖飒飒，或是可能还有点时断时续
，不甚连贯的声响呢？
　 这是不是幻觉呢？难道这真是流星“演奏”的“仙乐”？
　 实际上，美国航空航天局接到过成百上千个听到伴随流星的声响的报告，尤其是在2
001年的狮子座流星暴雨时，报告更是不计其数；看来，这种现象并非罕见。那么流星为
什么会发声呢？
　 其实，其中有一部分很好解释，道理就像我们听到超音速飞机飞过天空时的声音一样
，是由于流星体以高速穿过空气或者是火流星爆炸时传出的。不过，由于流星体在大气
中燃烧或者爆炸时距我们有上百公里，且光传播的速度远大于声音－－就像我们总是先
看到闪电，而后听到相应的雷声一样－－所以听到它发出的声响总应该比看到流星要迟
上几分钟。
　 可是，许多观测者听到的流星之声是与看到流星竟然是同时的，而且那声音听起来特
异，脆微－－并不向隆隆的雷鸣。这是怎么回事呢？
　
　　英国著名的天文学家哈雷首先研究了这个问题。 1719年，在英国大部分地区都看到
了一颗明亮的火流星，哈雷收集了许多来自不同观测地点的观测记录－－这也就使他能
够计算得出这颗流星的高度和速度（在历史上，他也是最早之一（意大利的Geminian M
ontanari要早于他）测得流星高度和速度的）。他写道，许多目击者都“听到它边飞边
嘶嘶作声，而且它似乎近在咫尺”。然而，根据哈雷自己的研究结果，这颗流星至少高
至60英里，声波要传播到地面需要约5分钟，而光只需毫秒即可。哈雷无论如何也想不通
人能够同时既“观其貌”又“闻其声”。因此，他最后下了结论，这些声音记录“纯属
幻觉”。这种心理学解释对以后着实产生了很强的影响，并成为以后两个半世纪对流星
发声现象的主流解释。
　在哈雷的时代，流星的本原还不为人知，亚里士多德的流星仅是一种大气现象的错误
观点还广为流传。在1784年的一次类似的火流星事件中，一颗流星从苏格兰越过英格兰
，直飞至欧亚大陆。Thomas Blagdon爵士对它进行了研究，并对伴随着这颗流星的“嘶
嘶”声产生了兴趣，提出了“流星的电起源”假说。当时人们还不了解电的本质，因而
他将流星描述为“电流体”，并指出在这种情景下，这种流体在空气中传播的速度可以
比声音快，有可能在观测者附近发出“嘶嘶”声。而且，更有趣的是，他还将其与伴随
极光出现的声音进行比较，并推论出极光现象产生的高度要比流星高－－这也是第一次
有人试图用同一理论解释这两种发声现象。
　1833年的狮子座流星大暴雨为流星研究提供了一个千载难逢的良机；从大量的目击报
告中，Denison Olmsted推出了流星的高度和轨迹，并且正确地得出流星现象的本原，即
是外空间而来的低密度物体在地球高层大气中燃烧形成的。同时，他还给出了一份众多
关于即时流星声响报告的详尽概要，其中不少观测者受过科学训练，概要中甚至还讨论
了他们当时进行的电学和磁学实验。当时他们粗糙的实验并没有发现明显的地磁变化，
但是却明确表明有许多电场异常。但是，由于Olmsted的计算否定了流星的电起源，他最
后并没有将这些即时（反常）声响记录写进正式发表的文章，不过他也没有排除它们的
存在。
　20世纪，流星发声的声电学解释出现了。1937年，S.S.Steven引入了声电音（electr
ophonic sound）这个术语，用来表示当电流穿过脑部时，人感觉上“听”到的声音。1
940年P. Dravert引入了“声电火流星”（electrophonic bolide）用来描述这种伴随亮
流星出现的“反常”声响。也就是说，当时大部分人都认为火流星的声电音是一种幻觉
，其中尤以美国兰德公司的声电音报告最为权威，几乎已成定论。
　
　
　
　　直到1980年，情况才开始转变，C.S.L.Keay提出了他的声电音理论。他认为流星在
进入大气层燃烧时，其周围的气体会变成等离子体－－而等离子体有一个特殊的性质，
就是可以将穿过它的磁力线“禁锢”住，也就是说等离子体跑到哪里，磁场就跟到哪里
－－如果被地球磁场磁化的等离子体发生湍动，磁场也就扭曲，混乱，而一旦当等离子
体冷却下来后，它就能够发出超低频无线电波。而这种无线电波遇到观测者身旁的普通
物体时，如眼镜，周围的植被，甚至头发丝时，就可以转化为声波；他还在实验室中做
了相关实验进行验证。基于此，Bronshten很快得出理论预言，只有亮于－12等的火流星
才有可能产生声电音。
　 这些研究激起了科学家们对电声音现象的浓厚兴趣，以至出现了很多声电音表；而1
994年Kaznev进行的一个大范围统计分析更是清楚地表明暗于－12等的火流星不可能发出
声电音。Keay又在1992年进一步完善了他的理论，并预言超低频无线电波是在火流星瓦
解爆炸的瞬间，或在此稍前产生。尽管如此，这仍旧要求慢速流星在较低高度熔化，可
是一些速度快，高度大的火流星就像狮子座流星雨中的的火流星仍旧可以产生声电音。

　　于是，科学家们趁1998年11月狮子座流星雨之际，国际狮子座流星观测－克罗地亚
项目的一组科学家奔赴蒙古来观测预测中的流星雨，并试图记录令人难以捉摸的流星声
电音。观测地选在荒无人烟之所，以避免无线电和声音的干扰；在温度竟低至零下30摄
氏度极为恶劣的观测条件下科学家们仍坚持着用摄像机，超低频无线电波接收机和与观
测者声音上相隔绝的麦克风进行观测记录。终于，不负他们的辛勤劳动，有两个火流星
发出砰然一声，其中一个还被摄像机捕捉了到－－这也是人类第一次用摄像机拍录下来
的流星声电音及流星！这颗火流星最大亮度-6.5等（亮度小于-12等！），发出声电音时
为-1等（此时在录像中用E标注），高度约为100千米，仪器噪声也被数字化处理明晰，
这也是第一个声电音火流星录像。这声音与1833年的记载很类似，然而经过对数据的分
析，科学家们认为各种迹象强烈暗示声电音确实是由电磁辐射产生的，但是令人惊讶地
是，根本没有检测到同时刻的预期的超低频辐射，或者说辐射的频率比理论预言要低的
多。当他们进行了更进一步的理论分析后发现，结果数据与现今所有的理论解释相抵触
！
　　当然，这次实测也为进一步的研究提供了重要线索。研究者们发现声电音产生时流
星恰在穿过夜间电离层的边界；而且流星的能量并不足以激起足够大的电场来产生声电
音。“或许，流星体和电离层的强耦合应在未来的理论之中占一席之地。”这个项目的
领导者，瑞士联邦工学院的Slaven Garaj如是说。而关于这次观测的论文即将发表在《
地球物理研究杂志》（Journal of Geophysical Research）上。
　　流星的神秘之声仍旧是个谜，它的揭开可能不仅需要理论上的进一步深化，如建立
一个更为精确的等离子体动力学的数值模型；也需要更多的实际观测和记录。其实普通
观测者也可以尽自己的一份力－－在2001年的壮观的狮子座流星雨夜中，有不少人都听
到了火流星的神秘之音，如果如此，你可以将你的所见所闻通过国际互联网，报告给全
球火流星电声音调查计划：http://gefs.ccs.uky.edu 与全球共同分享这来自深空来客
的神曲。
参考链接：
Science@Nasa November 26, 2001
Listening to Leonids：
http://science.nasa.gov/headlines/y2001/ast26nov_1.htm
蒙古观测的结果等：
http://fizika.org/ilwcro/results/
http://fizika.org/ilwcro/results/newsrelease.html
Nature.com文章：
Meteors go pop in the night
http://www.nature.com/nsu/020204/020204-3.html
全球声电火流星调查计划：
http://gefs.ccs.uky.edu/
Colin Keay的理论，实验及其他：
http://users.hunterlink.net.au/~ddcsk/solutio1.htm
http://users.hunterlink.net.au/~ddcsk/solutio2.htm
http://users.hunterlink.net.au/~ddcsk/entrate.htm
http://users.hunterlink.net.au/~ddcsk/bolsound.htm
火流星电声音研究的历史：
http://gefs.ccs.uky.edu/electrophones/index_history.html
火流星电声音研究的现有部分文献目录：
http://gefs.ccs.uky.edu/electrophones/index_catalogs.html 
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如果一生只能看见一颗流星
和你在一起是我唯一的愿望
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