太阳的运动如何影响流星雨
美国国家航空航天局戈达德天体生物学中心的科学家观察了彗星C/2014 Q2（也称为洛夫乔伊），并同时测量了H2O和HDO（一种水的变体）的输出。这张洛夫乔伊的照片拍摄于2015年2月4日，就在该团队进行观测的同一天，也就是彗星通过近日点或离太阳最近的点几天后。图片来源：美国国家航空航天局达米安·皮奇提供。
（蜘蛛网eeook.com）据《大众科学》（汤姆·霍金）：这是下个月宇宙日历的一个小剧透：五月初将看到宝瓶座η流星雨的回归。阵雨将持续两周左右，5月5日晚达到高峰。
公平地说，这并没有真正让资深天文爱好者感到困扰，因为Eta Aquarids几乎总是在5月初达到峰值。就流星雨而言，这次流星雨是最可靠、最可预测的。然而，其他人则不那么可预测。4月13日发表在《伊卡洛斯》杂志上的一篇论文揭示了这一现象的原因。
流星和彗星
虽然流星雨通常以它们似乎起源的星座命名，但它们的实际起源与遥远的恒星无关。它们实际上来自相对较小的天体留下的尘埃痕迹——主要是彗星，但偶尔也有小行星。以埃塔-阿奎里德彗星为例，这颗彗星就是哈雷彗星，1986年，当它靠近地球时，一定年龄的读者可能很幸运地看到了它。
乍一看，这似乎令人惊讶。大多数彗星沿着高度椭圆的轨道运行，可能需要很多年才能完成，而流星雨每年大约在同一时间发生。那么，这两者是如何联系在一起的呢？
答案在于产生彗星标志性透明尾巴的过程。当彗星离太阳足够近时，它开始脱落物质。其表面的冷冻化合物开始融化，太阳风将微小的尘埃和岩石吹走。结果是沿着彗星轨道的轨迹留下了一条灰尘和碎片的痕迹，就像太空中留下的一条粉笔线。
如果彗星与流星雨有关，地球会离这条轨迹足够近，因为它的引力会捕获一些丢失的物质。每年，无数小块的冰和岩石被拖出轨道，拉向地球，在坠入大气层时燃烧起来。我们每年都会在天空的同一部分看到由此产生的阵雨，因为这是每年发生相互作用的地方。
预报流星雨的麻烦
理论上，流星雨应该是完全可预测的。地球的轨道并没有真正每年都在变化，彗星的踪迹已经在那里等着我们。两者之间的相互作用应该每年同时发生，对吧？
如果参与这一过程的天体只有地球、太阳和彗星，那么这将是真的。这颗彗星将遵循一条完全可预测的路径，脱落的物质将留在原地，直到地球每年到达并领取其陨石费。事实上，事情要复杂得多。太阳系不仅仅是地球和太阳——它是地球、太阳、月球、其他行星及其卫星，以及任何数量的其他物体。反过来，所有这些天体都会对彼此产生引力影响。
在这整个混乱之中，还有彗星本身，它沿着椭圆轨道摆动，在虚空中留下了荒凉的尘埃和冰迹。为了准确预测流星雨，我们需要计算碎片的位置，这意味着计算彗星的轨迹。为了以完美的精度做到这一点，我们需要进行一个考虑了大量天体引力效应的计算。
实际的三体问题
不幸的是，涉及两个以上天体的引力计算是一个问题。这意味着我们必须简化这些计算，将它们建模为比实际复杂得多的系统。
引力计算如此困难的部分原因是，没有引力相互作用是单向的——任何大质量物体都会对其他大质量物体产生自己的引力影响。例如，想想地球和月球。我们倾向于假设后者围绕前者运行，但事实并非如此。地球拉向月球，但月球也拉向地球，结果是两个物体都绕着它们之间的某个点运行。这个点被称为重心。
太阳系也有一个重心，包括太阳在内的一切都围绕着这个点运行。在大多数情况下，我们假设太阳系的重心是太阳，原因很简单，太阳的质量比太阳系中的任何东西都大很多个数量级。这意味着，如果我们计算一个物体的太阳轨道，那么考虑物体对太阳的相互引力影响就没有意义了，就像考虑从建筑物上掉下来的硬币对地球的引力影响一样。
太阳的微妙运动
然而，这项新的研究表明，在彗星的情况下做出这一假设会带来两个微妙的问题。首先，物体离太阳越远，它的轨道就越倾向于围绕太阳系的重心旋转。如果一个物体离太阳足够近，它确实会单独绕太阳运行。然而，更远的物体会围绕重心旋转。
大多数物体通常与太阳保持相同的距离。相比之下，彗星沿着高度偏心的轨道运行，将它们带到太阳系最远的地方。例如，哈雷彗星在离太阳最近的时候距离太阳只有5470万英里。它的远日点——距离太阳最远的点——距离33亿英里，在冥王星附近的某个地方。这些偏心轨道将彗星带过转变点，伊卡洛斯的论文表明，这种转变会对彗星的轨道产生某种震动。
第二个问题是，假设太阳是太阳系的重心也意味着假设太阳本身是静止的。这意味着在这些计算中不能考虑太阳自身的运动。对于规则轨道上的物体来说，这并不重要，因为这些轨道只是随着太阳移动。同样，彗星的情况也不同：太阳的运动在彗星掠过时为它们提供了引力，这再次导致了它们轨迹的可测量变化。
新的研究表明，将这两个因素纳入彗星轨道模型可以提供更准确的结果，从而更准确地预测流星雨何时发生。这些仍然是简化的模型，但它们提供了我们下一次在天空中看到一连串流星的时间，以及控制我们在宇宙中运动的复杂引力舞蹈的见解。
