在宇宙中，有一种由固体块和尘粒组成的流星体，可以几年甚至几十年在宇宙空间中围绕太阳旅行，但一旦当它经过地球附近时，被地球吸引改变轨道，有的闯入地球大气圈内，在地球大气的超高层，高度为80 ~ 110公里的领域内，同地球大气摩擦、燃烧，结束生命。摩擦、燃烧产生的光迹称为“流星”。流星的光集中在流星体的周围，比较亮，但在流星经过的路径上，在其后面，还有比流星的光暗弱得多的光，称之为“流星余迹”。流星是流星体物质在大气中燃烧的现象；流星余迹没有什么物质燃烧，为何会发光呢？

对流星余迹观测可知：

1）发光的颜色。

据1954年里拉和赫依蒲尔的观测，得到余迹的颜色为桔红色或红色。1975年由汉兹观测得到，余迹的颜色为绿色或黄色，后呈白色。

2）发光的持续时间。

余迹发光的持续时间，依流星的亮度不同而不同：暗弱流星的余迹，发光持续时间不到1秒；亮的流星余迹发光持续时间可达几秒甚至几分钟，长的达1小时以上。

3）发光高度。

发光高度领域约为80 ~ 100公里的范围内。

4）有痕率（流星和流星余迹的比例）。

如果根据奥里伐星表，那么比10秒长的余迹，有痕率到55%为止，且是高速流星。英仙座流星群（60公里/秒），猎户座流星群（66公里/秒），狮子座流星群（72公里/秒）的有痕率分别为30 ~ 50%，30%，40 ~ 50%左右。

依流星本体的亮度为基准，把观测资料列于下表：

对余迹的问题简单的归结如下：

1）余迹的发光机制是什么？

2）维持余迹发光达几分钟甚至几十分钟的机制是什么？

3）不管什么流星，发光高度大致在一定的领域内，为什么？

4）流星和留下的余迹的比例（有痕率），由那个流星所属的流星群决定，为什么？

从观测资料能定性地研究流星余迹的发光机制。为了进行这个工作，在此之前，先简单地说明一下，由原子分子的发光一般是怎样引起的。

不消说，所有的原子分子的发光都是由于它的能态的变化而产生的。原子的能态是由原子中的电子绕怎样的轨道旋转的电子态（即能级）决定的。分子的能态除了由电子态决定外，还由原子和原子处于什么振动状态或处于什么旋转状态决定。对应于各种能量的变化所发出的光分别称作电子光谱、振动光谱和旋转光谱。在一切能态中，上面这些能态有不能变得更低的能态（基态）。除基态外，其他一切能态都处于高能态（激态）。

因此，要使原子分子发光，首先必须使原子分子处于激态。要使原子分子处于激态，可以由光的碰撞（光激发），也可以由电子冲突（电子激发），还可以由化学反应（化学反应激发）达到。以O原子和OH分子为例说明之。

1）O原子的电子能级。

O原子的基态是³P，激态有¹S和¹D（见图1）。对应各种能态的变化，它们的能量差等于所放出的携带能量（即波长）的光。这种光，就是上面所说的电子光谱。

产生的OH分子的振动能态，仅表示所生成的v=9以下的振动能态，O₂分子是叫作1 ?_g的电子态。实际上，在这个振动能级上加进旋转能级，能级变得更复杂了。同O原子一样，它们的各种能级间的能量差，等于所放出的携带能量的各种波长的光，这是振动旋转光谱。图2为OH分子的振动能级和发光模型图。（9.3）表示v=9的振动能态跃迁到v=3的能态时所放出的光的光谱。

流星余迹的发光机制也可以从原子分子的发光原理得到解释。但若要定量的解释，除了要知道发光的光谱、持续时间、高度、有痕率外，还必须知道在流星高度领域中大气的动力学情况（风速、涡流扩散系数等）。

流星体主要由金属氧化物组成它若以每秒60 ~ 70公里的速度猛烈闯入地球大气圈内的时候，熔点低的钠、钾等金属元素首先融化并蒸发，接着是镁、钙，再是在高温下，铁、硅等由氧化物形成的金属元素、金属离子、氧原子等陆陆续续被分解。因此组成发光源的原子和离子在流星通过后，当然被弄乱了。要说余迹发光仅是金属元素和氧原子在几分钟至几十分钟内赶上来而产生的，这无论如何也不能这样解释的。

要发光，一切原子分子都必须要激发到能级高的激态，而金属元素如果一旦受到外界的刺激，被激发到激态，那么，一般大约在1微秒（10^-6秒）这样非常短的时间内发出光并且返回到基态。

就O原子来说，大体上是不变化的。在O的情况下，存在着称为准稳定态的寿命长的激态。上面说到的O（¹S），O（¹D）的能态寿命分别为0.74秒，110秒或更长。发光时间短的余迹，每次观测到的绿色光是随着这种氧原子从O（¹S）向O（¹D）跃迁时所放出的波长为5577?的光。从O（¹D）再向基态O（³P）跃迁时所放出的波长为6300?的红光，它与5577?的极光绿线一起，是极光中的代表谱线。但是O（¹D）寿命过长，且它放出的光与其前面的其它的大气分子相撞而失去能量（消光），使肉眼看不到。

总之，就是一次接收到流星物质，为了在长时间内持续发光，也必须是所供给的流星物质与地球大气成分由于化学反应，一个挨一个地生成处于激态的原子分子。这个情况，像前面叙述的氧原子那样，激态的放射寿命也不比由和其他大气成分冲突所引起的消光寿命短，但在发光前就失去能量了。

关于发光的原子分子，有相当数量存在在80 ~ 100公里的领域内，并且由于化学反应形成激态。作为满足前面那样条件的发光机制，最后缩小到下面几种可能性。

在红光到红外光的范围内，多数具有振动旋转光谱的OH（也叫作夜间大气光），是熟识的深色，而且紧密地依赖于氧原子的密度。作为在发光高度90公里附近的发光机构是：

光极大在0.6微米附近，在比0.6微米波短的一侧，因发光显著，可见到绿 - 黄色。连续光的特征是明显的。

（1） ~ （4）的机制是把一切地球大气都当作夜间大气光观测的，而在通常的大气状态中，因光的强度非常弱，用肉眼观测几乎是不可能的，如果感到模模糊糊，那么被感觉到的亮度就当作“星的亮度”。

作为流星余迹，为了要变成肉眼能够感觉到的光量，必须从流星供给多量的流星物质，在上面的（1）~（4）的发光机制中，显示出必须要供给O、Na、H。而在一切流星光谱中，它们是确认存在的，尤其氧的组成比占流星物质的50%以上，如果认为上面的（1）~（4）的发光机制是紧紧地依赖于氧原子密度的话，那么对流星余迹定性的解释是合理的。

至于有痕率由流星群决定，事实上，就是根据流星群决定流星物质的组成比及速度。

这样，就从定性方面完全解答了流星余迹的四个问题。不过，对某些流星余迹的观测资料是不足的，为此还需要作更严密的仔细的观测。

参考文献：高桥文穗著《天文と气象》，1983年第4，5期