用收音机听流星雨

来源:北京天文馆

     无论是目视观测,或是照相观测,还是摄像观测,能否顺利进行,关键条件还在于天气。如果天气不好, 再精彩的天象,也只有望天兴叹了。但是,对流星的观测却有其他的方法,可以不考虑天气状况,这就是无线电观测。

原 理


     我们知道流星是发生在地球大气层中的天象。当流星物质冲进地球大气层,与大气剧烈摩擦、燃烧气化时,会在运动路径上留下一条电离气体“尾巴”,它是由电离的空气分子组成,密度高于大气电离层中带电粒子的密度,因而比电离层具有更强的反射电磁波的能力。因此,专业天文学家就利用流星余迹能够反射超短波的能力,用雷达技术来观测流星。但是对于业余爱好者来说,几乎不可能使用雷达手段观测流星。那么有什么简便易行的好方法吗?

     30兆赫〔MHZ〕以上的无线电波叫超短波,如电视、调频广播的信号。于是它们直线传播,只能传送几十公里远。而流星尾迹正好可以反射超短波,尾迹一般在100公里的高空, 因此可以把地面传来的超短波信号反射到很远的地方,使得平时接收不到该信号的地方,突然能收到这个信号。这就是用收音机监测流星的原理。

     随着流星尾迹的逐渐消散, 远方的信号持续一段时间后就会消失。这种收到远方信号的机会,出了大气层出现异常,平时很难遇到。而流星雨出现时,收听到的机会大大增加。超短波信号的传播不受天气状况和昼夜交替的影响,随时都可以对流星进行观测。接收到的声音可以用录音机或电脑记录下来, 成为珍贵的科学资料。因此,用收音机“听”流星,无疑是一种崭新的、值得探索的观测手段。

方 法


     用收音机“听”流星,成功的关键有几点:

无线电观测流星雨原理图      1.要有一个合适的电台。该电台必须是调频广播电台,因为只有调频台才使用超短波。电台的发射功率应该足够大,通过流星余迹的反射,至少可以传播一千公里的距离才行。湖北武汉的欧阳天晶老师几年来坚持用收音机监听流星,他的经验是:电台应选择距离在1000~2000公里左右,发射功率达到5千瓦以上的,最好是24小时广播,以保证随时可以收听。我国疆域辽阔,国内许多大城市已开播调频广播,同样能被流星尾迹反射的电视信号更比比皆是,这都为用收音机“听”流星提供了有利条件。

     2.收音机有足够高的灵敏度,并且最好是数字调谐的收音机,以便准确找到欲接收的电台。

     3.收音机应接上高灵敏度、高增益的天线,一般来说,收音机自带天线的灵敏度不够。可以考虑使用老式的电视天线八木天线,或自制一个,注意其接收的频率与天线的尺寸要相匹配,也就是说收听不同频率的电台可能会使用不同尺寸的天线。具体制作方法可以参考无线电制作类的书籍。天线在安装时,应指向欲接收的电台的方向,保持10度左右的仰角。最好固定在高处。

     4.选择良好的接收环境。接收地点不应有强的电磁波干扰源。如日光灯、电脑等。观测点接收方向不应有高于3度的障碍物。在城市中观测,一般都会有当地的电台干扰,造成串台现象,影响观测。因此,最好到电台信号比较弱的郊外进行观测,后者挑选后半夜当地电台停播的时间段进行观测。

     5.有了以上的设备,你就可以在流星雨期间直接收听信号。在没有流星出现的时候,应该是噪声,收听不到远方的电台的声音。当有流星余迹出现,就会有电台的信号,你可以对信号的声音强弱、持续的时间长短进行笔录,也可以把声音记录到磁带上,以便事后整理。如果将声音信号输入计算机中,利用软件进行分析,可以自动获得流星的数据。爱好者可以充分发挥自己的主观能动性,寻找乐趣所在。

     6.要注意区分收听到的是电台的声音还是干扰。这要靠实践积累经验经常收听固定的电台,就会熟悉该台的特点,掌握主持人的语气风格等,以确定是否收听到该台。

     7.由于天空状况的变化、电离层的异常等,均有可能造成远方的信号被接收到,再加上本地电台的串扰,所以目前“听”流星过程中,出现的信号一般无法直接与流星相对应,只能靠长时间的观测进行统计分析,找出与流星雨的关系。这方面还有许多工作有待探索。

     注:1993年,上海天文爱好者钱汝虎将国外发明的流星雨无线电观测法介绍到国内。钱汝虎的文章《流星,可以用收音机“听”》以“邹虞峙”的笔名发表在10月6日《上海科技报》上,《流星观测通讯》第七期作了转载。这一流星观测的新途径引起不少爱好者的兴趣。1996年8月、10月和11月,欧阳天晶用桑迪R-3000型数调收音机,五单元“八木”天线,以北京的97.4兆和韩国的95.9兆的调频广播电台的广播节目为接收对象,成功地观测了英仙、猎户和狮子等三个流星群。97年11月17日-18日,再次接收到流星反射的调频电台的信号。参见欧阳天晶的文章《赴兴隆观星的两天两夜》