收音机“听”流星的方法

武汉市武昌区张家湾小学天文组 

执笔 潘 登 指导教师 欧阳天晶 

一、问题的提出 

近几年，全世界天文爱好者都在关注流星。流星观测活动，不但为专业天文工作者提供了宝贵的观测资料，也使天文知识在青少年学生中得到普及。今后，它仍旧会是天文爱好者重要的观测项目。不过，传统的流星观测方法（目视计数、照相），受天气的影响非常大，只要天气不好，观测就无法进行。1993年，《上海科技报》介绍，国外天文爱好者和无线电爱好者合作，试验成功利用无线电广播观测流星（我们称为用收音机“听”流星）的方法。这种新方法，完全不受天气的影响，可以做到全天24小时不间断地监测流星，并且，所得到的信号是电信号，便于用现代科技手段记录、发送、处理、重放。这些优点，深深地吸引了我们。得知目前国内还没有人掌握这样的观测方法，我们不畏困难，决定做探索这一新方法的第一人。 

二、利用无线电广播观测流星的原理 

经查阅资料，我们对收音机为什么能“听”流星的问题，有了一些了解。 

无线电波中的超短波，是电视广播、调频广播使用的波段。超短波波长比较短，能穿透大气高层的电离层而不被反射，地球凸起的表面也能阻挡它的传播，因此，它与可见光很相似，只能沿着直线传播。架上高高的天线，它也只能传几十公里远。 

太空中飞行着许多小石子、小砂粒。当它们与地球相遇，高速冲入大气层，与空气剧烈磨擦而发热发光时，就成为地面上人们看到的流星。空气与流星剧烈磨擦时，也因为高温而电离。电离的空气是能反射超短无线电波的。 

假设有一个调频广播电台正在广播，相距很远的一位观测者正用收音机接收这个广播电台的节目。一般情况下，收音机只能发出“嘘……”的背景噪声，是收听不到节目信号的。但是，当广播电台与收音机二者之间的上空出现一颗流星时，流星产生的电离空气就能将广播电台发出的超短无线电波反射到遥远的收音机中。这时，收听者发现，背景噪声突然消失，收音机发出短暂的（从0.2秒到数秒）广播节目声音，这样，他就知道出现一颗流星了。这不就实现了用收音机“听”流星的观测了吗？ 

三、怎样“听”流星 

通过老师的介绍，我们明白了：调频广播电台使用的是超短无线电波，它不能传播较远的距离。而流星产生的电离空气却能把超短无线电波反射到远方。这两条是收音机能够“听”流星的基本原因。 

但是，是不是任何一个广播电台、随便一部收音机，都可以用于“听”流星呢？由于国内还没有掌握了“听”流星方法的人，这些问题没有现成的答案。老师带领我们，从1994年到1996年，经过多方查阅资料、广泛向内行请教、然后反复试验，经过多次失败，克服重重困难，终于弄明白了以上问题： 

并不是任何一个广播电台都能用于“听”流星，它必须： 

1、是调频广播电台。只有调频无线电波能用于“听”流星。 

2、距离不能太远，也不能太近，只能相距几百至一千多千米。 

3、发射功率要尽可能大。 

4、最好是全天24小时不间断广播的，这样才能保证任何时候，都能进行“听”流星的观测。 

也不是任何一部收音机都能用于“听”流星，它必须： 

1、是数字调谐而不是拨盘调谐的。因为只有数字调谐的收音机，才能准确调到计划接收的电台的位置。 

2、灵敏度要高，不应该劣于1微伏。 

3、流星反射的广播信号非常微弱，所以收音机还必须外接高增益的天线。 

明白了上面的问题，也就掌握了“听”流星的方法。1995年，我们老师花613元，买了一部迪桑R-3000型数字调谐无线电专业接收机（这是当时国产最高档的收音机），又自制了五单元八木天线，选定北京音乐台（97.4兆）和韩国汉城、釜山台（95.9兆）作为接收台，经过多次试验，终于在1996年8月，首次成功地用收音机“听”了英仙座流星雨。 

四、对三个流星雨的无线电观测资料的分析 

收音机“听”到的信号，能不能反映流星的真实情况？我们做了初步的分析。下面是三个例子。 

欲接收电台情况：韩国汉城、釜山，95.9兆，距离约1400千米，发射功率不详。 

接收设备情况：天线：五单元八木天线。 

指向：东北。 

仰角：约10°。 

接收机：迪桑R-3000型数字调谐无线电接收机。 

接收方式：耳听笔录。 

记录内容：（1）、信号数量。 

（2）、信号持续时间。（略去了“信号强度”、“信号内容”） 

接收时段：以凌晨3：30——4：30（北京时间）为主。 

1、1996年10月猎户座流星雨（预计活动期：10月2日——11月7日，预计极大日期：10月21——22日） 

1996年10月猎户座流星雨无线电监听数据汇总表 

分析：信号最多为20日、23日，信号持续时间最长为22日，与“预计极大日期为21——23日”吻合得较好。 

2、1998年11月狮子座流星雨（预计活动期：11月14日——21日，预计极大日期：18日） 

1998年11月狮子座流星雨无线电监听数据汇总表 

分析：信号平均数、信号总持续时间最多都为17日。目视观测发现，17日火流星数比其它日期多得多，两种观测的结果吻合得很好。 

3、1999年5月宝瓶座η流星雨 (预计活动期:4月19日——5日，预计极大日期：5月3日） 

1999年5月宝瓶座η流星雨无线电监听数据总表 

分析：信号数最多、信号总持续时间最长都是5日，与预计极大日期3日不符，证明预报有误。2000年，有关方面对该流星雨预计极大日期已改为5日。 

三个例子都证明，收音机“听”到的信号，反映了流星的真实情况，是有科学价值的。 

五、我们“听”流星的探索实践 

有了符合要求的接收机和天线，我们的无线电流星观测天文台诞生了。1996年8月，我们首次“听”流星成功后，一直到现在，我们没有停止对“听”流星的探索实践。这几年，我们天文组的数十名成员，全部参加过收听观测，我们每年“听”流星的时间，累计都在100~300小时左右。 

1996年、1997年、1998年的狮子座流星雨活动期间，我们都为天文爱好者作了“听”流星的演示，省天文学会理事长高布锡先生、中国天文学会普及委员会副主任徐世忠先生，一些资深的天文辅导老师，一些学生家长，都曾到场“听”过流星。1998年11月18日凌晨预计狮子座流星雨爆发的时间，天气不好，目视观测无法进行，我们在武昌区教委红霞学农基地，为十余所学校的四五百名师生演示“听”流星，长江日报、武汉电视台的记者均对我们作了现场采访，武汉电视台还播出了采访的录相。1998年10月，我们的辅导老师代表我们天文组，在中国天文学会举办的“强流星雨预测与监测学术讨论会”上大会发言，引起了参加大会的代表浓厚的兴趣和热烈的讨论，中国天文学会向我们的老师颁发了特等奖（这次获特等奖的，全国一共只有三人）。1999年8月，我们的辅导老师应北京天文台著名青年天文学家朱进博士的邀请，到河北兴隆为北京的天文爱好者成功地演示了“听”流星，受到热烈的欢迎。全国各地慕名向我们打听、学习“听”流星方法的天文爱好者，超过50人，不少人已经试听成功。 

最近，紫金山天文台的流星专家徐品新老师，邀约我们的辅导老师一道撰写《探索流星暴雨之谜》一书。我们探索总结的用收音机“听”流星的方法，已被写进书中。（这本书将于2001年初出版。） 

六、我们的建议和体会 

我们的探索实践证明，用收音机“听”流星，是一种花钱少、见效快的观测流星新方法。它既易于在青少年中推广，又可为科研机构提供有价值的观测资料，建议向全国青少年推广。 

我们的观测点位于大城市，苦于大功率电台的串音干扰，只能在凌晨观测。建议在远离无线电干扰的地方，建立能全天24小时不间断监视天空的无线电流星天文观测台，以取得更多有价值的观测资料。 

我们虽然初步掌握了无线电观测流星的新方法，但是，由于我们科学知识基础太差，所以，还有许多问题有待进一步探索。例如：怎样更科学地辨别“听”到的信号的真伪（确是流星产生的反射信号，还是由其它原因产生的干扰信号），怎样避免本地大功率电台的串音干扰，怎样实现“听”流星的自动监视、自动记录，等。我们今后要更努力地学习，争取早日掌握更多的科学技术知识，在探索大自然的奥秘时，取得更大的成绩。 

二○○○年三月十九日 

附：参考资料 

《流星雨——看不见，却能听到》 驺虞峙 1993年10月6日《上海科技报》 

《流星雨之FM电台信号反射观测》 蔡鸿彰 由台湾天文爱好者林启生先生提供 

（本文获2000年全国青少年科技创新大赛论文一等奖）