网罗火流星

11月29日凌晨02:06，河南南部多地上空突然出现一道白光，并伴随猛烈的爆炸声和地面的震动，从网络上公布出来的大量安防视频监控及行车记录仪拍摄到的视频可以看到，爆炸的瞬间，夜晚如白昼一般被照亮，地面上的建筑物、树木等也被照出了影子。

这是一次典型的火流星事件。美国近地天体研究中心（Center for NEO Studies，CNEOS）给出的空爆（亮度峰值）位于北纬32.6度，东经113.5度，高度38.4千米，携带动能约130吨TNT当量。

紫金山天文台正在搭建的江苏火流星监测网也记录到了这次火流星事件。通过分析，流星轨迹位于河南省南阳-驻马店-信阳区域范围内。火流星出现的地平高度仅有5度左右，已经达到极限监测条件。

江苏火流星监测网拍摄的11月29日火流星事件 ￨ 图源：紫金山天文台

火流星监测网的科学意义

流星是近地小天体或行星际物质闯入地球大气层而引发的天文现象，通常将亮于-4等（约为金星亮度）的流星称为火流星。火流星事件是常见的天文事件，进入地球大气前母体的直径通常从十厘米到数米不等，一些较大的火流星在穿越大气层后并未燃烧殆尽，给人类送来了珍贵的陨石。

地球周围存在大量的太阳系小天体，对地球和人类生存环境构成现实威胁。直径较大的近地小天体可通过天文望远镜巡天观测来进行识别和监测，但直径较小的近地小天体（如直径小于10米的目标，数量达到亿级）很难在大气层外被望远镜所发现，更无法了解它们的轨道特性、陨落地点、撞击危害等关键信息，仅能从监测它们进入地球大气层后引发的火流星事件来初窥端倪。

江苏火流星监测网拍摄的11月09日火流星事件 ￨ 图源：紫金山天文台

但是，由于火流星运动速度快、出现高度低，只有地球上局部区域范围内可见（约百公里范围），因此布设火流星监测网络开展区域范围的火流星监测具有重要的现实意义。

国内外火流星监测现状

全球范围内已经建立了多个区域火流星监测网，主要包括：澳大利亚沙漠火流星网（DFN）；北美地区的美国宇航局陨石追踪和回收网络、加拿大流星观测与回收项目2.0（MORP 2.0）和南安大略流星网（SOMN）；以及欧洲地区的欧洲流星监测网（EN）（主要由捷克和德国站点组成）、斯洛伐克流星视频监测网 (SVMN) 、西班牙流星网（SPMN）、芬兰火流星网（FFN）及英国火流星网（UKFN）、法国火流星观测及陨石回收网络（FRIPON）。另外，欧洲还建立了流星视频监测数据库（EDMOND），将欧洲各流星监测网的数据汇总。

全球各火流星监测网分布 ￨ 图源：作者

国内早期在北京、江苏、山东、新疆等地由天文爱好者自发建立了一些零散的流星视频监控站点和小规模组网。直至近年我国在流星视频监控组网上有所行动。2017年由青岛艾山天文台发起，与国家天文台合作建立了首个流星视频监控网络，并已在全国铺设了40多个站点。

江苏火流星监测网

2021年，紫金山天文台启动构建软硬件一体化的火流星监测系统。首期实现江苏全域及周边地区上空的火流星事件监测，并逐步推广应用到区域/全国火流星监测网的部署。

江苏火流星监测网站点分布 ￨ 图源：作者

〇 监测网站点要求

火流星出现的高度通常在80~100千米，站点部署时需要保证流星出现时处于合适的地平仰角；其次避免各站点的火流星轨迹平面（站点与流星轨迹形成的平面）之间夹角过小，从而影响定位结果。综合考虑一般建议站点两两之间间隔100千米，且多站点之间以三角形分布。

对于单站监测设备来说，以100千米间隔布局监测点情况，10角分对应于100千米高度处约300米的范围。合并考虑目标测量和定位计算等误差，监测设备分辨率需优于每像素10角分。当流星处于距离地面20千米内时，飞行速度降低，不再继续燃烧发光，此时流星处于暗飞阶段。使两个相距100千米的站点同时监测一颗火流星，单站监测仰角需大于11度，即至少需要覆盖160度广域天区。因此根据火流星监测和识别需求，监测设备的约束指标包括且不限于以下几条：1）帧频高于10fps，2）视场大于160度，3）分辨率优于10角分/像素。

〇 测试阶段已成功监测到多颗火流星

根据火流星监测站点布局间隔的要求，现阶段已经分别在紫金山天文台仙林园区、紫金山天文台盱眙观测站及位于星甸的南京天文爱好者协会九峰山天文台部署监测设备。监测设备采用QHY5III485C天文相机，搭配2.5mm/f1.6鱼眼镜头，实现180度全夜空覆盖，并通过控制终端将观测数据传回仙林园区的数据中心。

2021年9月4日，星甸九峰山天文台监测点在测试阶段成功捕获监测网第一颗火流星。

星甸九峰山天文台站点成功捕获监测网第一颗火流星 ￨ 图源：紫金山天文台

经过初期调试和测试，该系统可观测恒星极限星等为+3星等、火流星极限星等-1.0等。现阶段三站点已实现多站联测，并与上海、浙江、安徽等地的天文爱好者联网监测到数颗火流星。

火流星集锦 ￨ 图源：紫金山天文台

〇 后期规划

未来，将构建更广域范围的火流星监测网，通过更高效的数据处理方法获得火流星的高精度位置、轨道测定及落点预报，为更好地量化评估近地小天体撞击地球威胁、有效建立近地小天体进入地球大气层的动力学模型提供数据支撑。

特别欢迎全国各地对流星监控感兴趣的天文爱好者们加盟，合作共建，我们将提供组网经验和数据处理技术的培训和指导。

作者简介

徐智坚

三峡大学与紫金山天文台联合培养2020级研究生，专业方向：天体力学和天体测量。

轮值主编：季江徽

编辑：王科超