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10月8日星期三傍晚入夜後即將發生一場月全食。由於:(1)月全食是所有壯觀天象中最容易觀察的,(2)本次月全食發生時間恰逢傍晚時分,適合闔家觀賞,且(3)本次是自2011年12月10日以來,臺灣地區首度可觀賞的月全食,而且(4)當天還發生天王星衝與天龍座流星雨共3種天象,機會相當難得,千萬不要錯過!
臺北天文館為服務大眾,特地推出一連串活動與服務,包含如下:
開放觀測:10月8日晚17:30至20:30開放臺北天文館4樓第二觀測室先觀察月食,歡迎市民朋友共同參與本次月全食觀測活動。
月全食即時畫面轉播:18:00至20:30於本館宇宙劇場入口前廣場播放月全食即時畫面。
月食成因介紹:18:00至20:30於本館宇宙劇場入口前廣場配合即時畫面轉播進行月食成因介紹,現場並提供有獎徵答活動,歡迎參加。
一、本次月全食特點
月全食是所有壯觀天象中最容易觀察的,憑藉雙眼即可觀察,或以一般攝影器材就可拍攝。本次月全食發生時間又恰逢傍晚時分,適合闔家觀賞。
本次月全食是今年第二次月食,也是自2011年12月10日以來,臺灣地區首度可觀賞月全食的機會。下一次必須等到2015年4月4日,但全食時間極短,條件不若本次好。
臺灣地區可見月出帶食,即月亮於17:27升起時,已過了半影食始與初虧,正處在初虧至食既的偏食階段,由月升至20:35復圓,全程3小時7.4分;如計入至半影食終(21:35)階段,則全長達近4小時7.9分。
食分1.172,在食既至生光共約59.9分鐘的全食階段,可見全部進入地球本影的月亮呈現紅銅色外觀。但因時值傍晚,天空背景光由亮至暗變化甚大,需至18:23航海暮光終後天空背景較暗,全食月球所呈現的紅色才比較明顯。
本次月球移動軌道由地影北邊通過,月球南端比北端還接近地影中心,所以月球南端會比北端暗得多,而且月食過程中,月面各處的亮度與顏色變化會很大。
本次月全食發生時,恰好同時發生天王星衝與天龍座流星雨極大期。天王星亮度5.7等,距離月球約0.7度遠之處,位在雙魚座中;天龍座流星雨可見於傍晚至午夜期間,數量不定,且受月光影響,可見流星數量可能不多,但偶而會出現火流星。
本次月全食發生時,在月球通過近日點後2日,月球視直徑比今年第一次月全食(4/15)還大了約5.3%。
上一次月食:2014年4月15日,月全食,臺灣地區僅可見半影食始
下一次月食:2015年4月4日,月全食,臺灣地區可見初虧後的月出帶食
上一次臺灣地區可全程見月全食:2011年12月10日
下一次臺灣地區可全程見月全食:2018年1月31日
二、本次月食發生過程與時間
本次月全食的本影最大食分為1.1659(地心所見)。全球全食歷時58分50秒,本影食共歷時3時19分31秒,包含半影食共歷時5時18分03秒。北美洲中部、西部格陵蘭、日本中部與北部、澳洲東部、紐西蘭等地全程可見;北美洲中部與東部、中美洲、南美洲可見月沒帶食;中東及阿拉伯半島以東的亞洲全區、澳洲西部與中部等地可見月出帶食;其他地區不可見。臺灣地區可見除了半影食始和初虧之外的月出帶食。
臺灣地區可見月出帶食,全食歷時59.9分,在本影區內共歷時3時07.4分,包含在半影區內則共歷時約4時07.9分,食分約達1.172(地表所見)。月球通過地球本影區的北邊。當天月球在雙魚座,天王星在其鄰近。
以下為臺北天文館所在位置見到的月全食發生的詳細過程與時間位置:
過程 時間 方位角(度) 仰角(度) 說 明
半影食始 16:15.6 ---- ---- 臺灣地區不可見
初虧 17:14.8 ---- ---- 臺灣地區不可見
月出 17:27 83.4 0 ----
食既 18:24.6 89.0 11.7 月球恰好完全進入地球本影,全食開始。
食甚 18:54.6 92.0 18.3 月球最接近地影中心的時刻。
生光 19:24.5 95.2 25.0 月球恰好開始離開地球本影,全食結束。
復圓 20:34.7 103.8 40.3 月球邊緣完全離開地球本影,偏食結束。
半影食終 21:35.2 114.5 53.0 月球邊緣完全離開地球半影,不易察覺。
備註:
☆日沒時間 17:34
☆民用暮光終 17:57 — 太陽在地平面下6度,開始感覺天色暗下。
☆航海暮光終 18:23 — 太陽在地平面下12度,天空明顯昏暗,但尚有殘餘暮光。
☆天文暮光終 18:50 — 太陽在地平面下18度,暮光完全消逝,天色全暗。
2014年10月8日月全食,月亮和地影相對位置,及全球可見概況圖。臺北地球所見2014/010/8月全食各階段仰角方位,及月球與地影相對位置示意圖。
三、如何觀測月食
◎肉眼觀看
月全食是所有壯觀天象中最容易觀察的,因為它發生時間預報誤差小,不若太陽般刺眼而對眼睛有危險性,比彗星或行星等大許多而無需動用望遠鏡才能觀察,變化緩慢而不需神經緊繃地深怕錯過任何景象,所以觀賞月全食很簡單,僅需憑藉雙眼,以最舒服的姿勢、輕鬆觀看月亮即可。
由於本次月全食發生時,月球是從地影的北半部通過,故以肉眼觀看時,月球南方邊緣的明暗與顏色變化會比北方邊緣大;對於面朝東方站立的觀測者而言,則是在月亮的右半邊的變化會比左半邊大。
面朝東方觀看時,月亮升起時,左下角已經變暗,地影逐漸向右上方遮蔽月亮,之後從月面右上角離開。在食既至生光共約59.9分鐘的全食階段,可見全部進入地球本影的月亮呈現紅銅色外觀。但因時值傍晚,月球於17:27東昇後幾分鐘的17:34太陽才西沈,此時天空背景光還很亮,全食的紅色對比較差,至18:23前後航海暮光終之後,雖尚有殘餘暮光,但背景已夠昏暗,全食月球所呈現的紅色才比較明顯,如第5頁洪景川先生於2007年8月28日所拍攝的「月全食間歇攝影」影像所示;2007年8月28日的月全食,臺灣地區所見亦為月出帶食。
◎望遠鏡與描圖觀測
可利用雙筒望遠鏡(7×35或7×50)或攝錄影機觀察月亮。面朝東方時,初虧開始前可先注意觀看月亮左下方邊緣的變化;若是利用可追蹤的望遠鏡觀察月亮的話,在望遠鏡的畫面中,則需注意月亮的東北方邊緣(風暴洋一帶)的變化。
如果覺得只做目視觀賞,沒留下任何記錄很可惜,但又不會或無器材進行攝影,那麼可嘗試用描圖與計時的方式來觀測。可多複印幾張月球表面全圖,每隔10~20分鐘在圖上依觀察結果描下月亮被食的程度、位置與顏色變化、光度變化等,以此記錄月食發生過程。
色調變化:
由於從偏食到全食的階段中,月亮表面的顏色會不斷地變化,可能混雜著棕色、紅色、粉紅色甚至些許的藍色,觀察顏色變化時可以利用色筆將所見的顏色描繪在圖上,尤其是月面中心和月亮邊緣的部分要特別留意。
光度變化:
可利用20世紀初法國天文學家Andre-Louis Danjon制訂的月食光度標準,如下表,估計月全食食甚時刻的月球亮度(L),L愈小代表食甚時的月球愈暗。;若觀察到的現象會介在某兩個等級間,可記錄成2.5或3.4等,只要據實記錄即可。
等級 說 明
L=0 非常暗的月食,月亮幾乎看不見,尤其是在食甚時。
L=1 黑暗的月食,表面帶灰色或棕色,月面的細節必須很仔細的觀察才能分辨。
L=2 深紅或暗紅的月食,本影中央特別黑,外部邊緣則較亮。
L=3 磚紅色的月食,本影邊緣較亮或帶黃色。
L=4 鮮紅色的月食,本影邊緣較亮且帶藍色。
接觸計時:
測定月球邊緣或表面環形山等可供辨識的地形,與地球本影接觸或分離的時刻。以目視方式進行這項工作的挑戰性很高,因為精確度必須達到0.1秒的資料才有實用價值。如果要進行這項觀測工作,必須事先熟悉月球表面各個地形特徵,並瞭解地影掃過月面的方向,比判定各個地形進入或脫離地影的先後順序。這些接觸計時的觀測資料可以用來驗證月全食初虧、食既、生光、復圓的正確時刻。
◎攝錄影
月全食攝影基本配備是相機、三腳架與快門線,挑選視野遼闊、沒有路燈等光害干擾的區域,攝影效果會比較好。由於月全食過程中,月亮明暗變化劇烈,攝影參數需隨時視情況調整。無快門線者,可利用腳架或其他物品固定相機後,開啟自拍功能來拍攝,以免因手按壓快門,讓影像晃動而顯得模糊不清。所有攝影項目均請關閉閃光燈功能。
全食星野攝影:
將相機固定在三腳架上,相機鏡頭挑選稍廣者較佳,於全食階段將月亮調整於視野中,焦距調好,開大光圈,快門打開曝光10~20秒即可;由於本次全食時間長達50幾分鐘,使用數位相機者不妨多試幾種曝光參數(光圈、快門、感光度等),一定可以拍到不錯的照片。若想拍出更多的星星,可調高感光度,或以赤道儀追蹤後加長曝光時間;若無赤道儀追蹤者,曝光時間過長容易使星點和月亮拖成橢圓形而不夠美觀。
月全食星野攝影。2011/6/15月全食,王為豪攝於墾丁。王為豪授權臺灣區教學使用。
月全食星野攝影。2011/6/16月全食,王為豪攝於墾丁。感謝王為豪提供授權給臺灣區教學使用。版權歸王為豪先生所有,如有需求,請逕洽王為豪先生。
月全食星野,2011/6/16,周銀王攝於台南七股。周銀王授權臺灣區教學使用。月全食星野,2011/6/16,周銀王攝於台南七股。周銀王授權臺灣區教學使用。
月全食星野,2011/6/16,周銀王攝於台南七股。感謝周銀王提供授權給臺灣區教學使用。版權歸周銀王先生所有,如有需求,請逕洽周銀王先生。
月流跡攝影:
從月食初虧前至復圓後約3.5小時,將快門一直打開曝光,可以記錄月全食的光度連續變化。拍攝月流跡須用廣角鏡頭,且需先事前估算月亮從開始到結束的位置,將鏡頭位置調整好,才能在同一影像內容下整個月食過程。
月全食流跡攝影。2007/8/28。臺北天文館/吳昆臻攝於臺北天文館第二觀測室。
月全食流跡攝影。2007/8/28。臺北天文館/吳昆臻攝於臺北天文館第二觀測室。版權為臺北天文館所有。
間歇攝影:
類似月流跡攝影,相機與腳架位置固定不動,但快門每隔10~15分鐘固定開啟一次,所以相機必須具有重複曝光的功能或事後以電腦美工軟體予以合成;此外,還必須隨月亮的亮暗調整光圈大小與曝光時間,詳細資料可參考下表。
月全食間歇攝影,2007/8/28,臺北天文館/洪景川、趙瑞青攝於臺北天文館頂樓。
月全食間歇攝影,2007/8/28,臺北天文館/洪景川、趙瑞青攝於臺北天文館頂樓。版權為臺北天文館所有。
擴大攝影:
利用長鏡頭或天文望遠鏡,或是攝錄相機本身具有縮放功能(zoom)、可將月亮盡可能放大者來拍攝。調整好焦距,按下表曝光值進行攝影即可。
月全食擴大攝影。2007/8/28。臺北天文館/林琦峰、李瑾攝於臺北天文館頂樓。
月全食擴大攝影。2007/8/28。臺北天文館/林琦峰、李瑾攝於臺北天文館頂樓。版權為臺北天文館所有。
地球影攝影:
使用長鏡頭(約200mm∼500mm)的相機,將其裝設在赤道儀或攝星儀上,利用儀器追蹤抵銷地球自轉所造成的星月移動,並利用重複曝光方式將每隔20-30分鐘曝光一次,將月亮拍攝在同一張底片上。這種方式可以拍到月亮進出地球因影的景象,並藉以顯示地影的大小與位置。拍攝前需先估算好食甚時刻月球位置,以此位置為底片中心。
地球影攝影。1997/9/17,王為豪、楊正裕攝。王為豪授權臺灣區教學使用。
地球影攝影。1997/9/17,王為豪、楊正裕攝。感謝王為豪提供授權給臺灣區教學使用。版權歸王為豪先生與楊正裕先生所有,如有需求,請逕洽王為豪先生。
原照片與攝影資料請參考
http://www3.asiaa.sinica.edu.tw/~whwang/gallery/picutres/earth-shadow.html
月全食地球影。1997/9/17,周銀王攝於嘉義熬鼓。周銀王先生授權臺灣區教學使用。
月全食地球影。1997/9/17,周銀王攝於嘉義熬鼓。感謝周銀王提供授權給臺灣區教學使用。版權歸周銀王先生所有,如有需求,請逕洽周銀王先生。
月食攝影參考表(以感光度100為主),百分比表示進入地影的多寡。
月相 間 歇 攝 影 放 大 攝 影
光圈 快門 f/10- f/15 f/22 f/32 f/45
滿月 f/8 1/250秒 1/125秒 1/30秒 1/15秒 1/8秒
初虧 f/8 1/250秒 1/125秒 1/30秒 1/15秒 1/8秒
20% f/8 1/125秒 1/60秒
40% f/8 1/60秒 1/30秒 1/15秒 1/8秒 1/4秒
60% f/8 1/30秒 1/15秒
80% f/8 1/8秒 1/2秒 1/2秒 1秒 2秒
生光 f/4 2秒 15秒
全食 f/2.8 30秒以上 60秒以上
四、月食的成因:
月球繞地球公轉的軌道稱為「白道」;跟著地球一起繞太陽公轉的軌道稱為「黃道」。月亮公轉過程中,和地球、太陽的相對位置一直改變,地球上的人們會見到不同形狀的月亮,稱為「月相」或「月亮的相位」。月相變化週期即為農曆(陰曆)的一個月,約29.53天,亦稱為一「朔望月」。
月相變化示意圖。月相變化示意圖。
太陽光照射物體時,會在物體背面形成陰影。由於地球是球形,且太陽體積比地球大許多,故地球陰影是圓錐形的,其中深灰色小圓錐稱為「本影」,陽光完全無法抵達;淺灰色大圓錐稱為「半影」,仍有一部份的太陽可以照射到此處。
本影和半影本影與半影示意圖
日月食的成因日月食成因示意圖
我們所見的月光其實是月亮表面反射的太陽光,因此當月亮恰好處在地球的本影中,無法再反射太陽光時,古時人們覺得是因為「月亮被天狗吃掉了」,便將這種現象稱為「月食」。若與月相變化圖比對,可知月亮進入地球本影時,相當於「望(滿月)」的位置,地球會介在月亮和太陽之間,因此只有在滿月時,才可能發生月食。每年可能發生的月全食最多只會有3次,最少則連1次都沒有;但如果連月偏食也計入的話,則一年的月食發生次數可多達5次。
然而,白道面和黃道面兩者並不重合,而是有個約5°9'的夾角。當月亮在望的位置時,不一定會恰好落在地球陰影中;唯有位在白道面和黃道面的交點(節點)附近時,才有機會形成月食。故月全食發生有2個必要條件:(1)為月亮必須在望的位置,(2)月亮必須在白道面與黃道面的交點上,簡而言之,就是月─地─日必須幾乎成一直線。
因月球位置並不見得會恰好全部落在地球本影中,若月球全部進入地球本影中,則為月全食;若僅從地球本影邊緣通過,只有一部份月面被遮,則形成月偏食;若月球全部位在地球半影中,則為半影月食。半影月食的光度變化非常小,除非用比較靈敏的攝影器材或光度觀測儀器,否則不太容易用肉眼看出變化,所以一般都不做預報。
月食種類、成因及各階段名稱示意圖。月食種類、成因與各階段名稱示意圖。
五、為何月全食的月亮是紅色的?
當月全食發生時,月亮進入地球本影,陽光本會完全被地球遮蔽而使得地球上的人們看不見月亮,然而因地球具有大氣層,陽光經地球大氣層的散射與折射後,短波長的藍光被散射掉,長波長的紅光則被大氣層折射至月球表面,因而使月亮呈現紅色。
月全食時的紅色月亮成因示意圖。
六、星空概況
本次月全食發生時,月亮位在雙魚座的母魚魚身附近,此處亮星不多,將倍覺空曠。
臺北天文館吳昆臻先生於2006年9月8日拍攝的月偏食與天王星景象。 但好玩的是,天王星恰好在10月8日4:48達到衝的位置,亮度5.7等,是一年中天王星距離地球最近、最亮、整夜都可觀察的最佳觀測時間。月全食過程中,初虧前後的天王星位置與月球最接近,兩者相距僅約0.6~0.7度而已,約相當於1~1.5倍滿月直徑。有機會不妨利用望遠鏡配合星圖,尋找這顆平常不易見到的青藍色行星。
月食逢天王星衝這樣的事件並沒有規律的週期性,上一次月食遇見天王星發生在2006年9月8日,當天與本次一樣正好發生天王星合月,不過天王星衝則發生在月食前3天的9月5日,不像這次月全食與天王星衝在同一天。
不過由於月球和天王星亮度相差很多,若要兩者同時拍下來,方法一是月亮將會過曝,無法看清表面地形,如右方影像;方法二則是想辦法將減光鏡遮蔽月亮一側,使得月亮減光但天王星不減光,如此一來才能拍到月表清楚、天王星也清楚的影像。下一次天王星衝時間在月食前後將發生在2022年11月8日(11/8月全食,11/9天王星衝)。
2014/10/8月全食,18:55食甚時刻所見月球、天王星與天龍座流星雨輻射點相對位置示意圖。 除了天王星衝之外,天龍座流星雨也恰好在本日達到極大期。天龍座流星雨是每年固定發生的流星群,輻射點靠近天龍座頭部,在這個季節的傍晚入夜後仰角最高,約午夜左右從西北方落入地平面下。但這群流星數量不固定,變動非常大,一般大約每小時1~2顆或頂多十幾顆的程度,偶爾會發生爆發,流星數量陡然增多到數十顆甚至數百顆,歷史上更曾經出現過每小時上千顆的流星暴程度。
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