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北京时间2017/8/7的半夜至8/8父亲节的凌晨天亮之前,将发生一场月偏食天象,我国除黑龙江东部地区不能观测到后半部分的半影食之外,其他地区都能观测到月偏食的全过程。这也是今年内我国境内唯一可以看见的食象。台北天文馆邀请大家一起来观赏。

这次的月偏食,沙罗周期第119号,亚洲、非洲东部、澳洲中部与西部、印度洋全程可见,在半影区内时间约5时4.8分,本影区内时间约1时56.4分,食分0.251。当天月球在摩羯座,周围没有其他亮星。台湾地区可见各阶段的发生时间与所在位置如下表:

时     间

位     置

方位角(度)

仰角(度)

半影食始P1:月球开始进入地球半影,半影食阶段开始。本次月食开始。

7

23

48.1

117.8

48.6

初亏U1:月球开始进入地球本影,月偏食阶段开始。

8

01

22.3

209.4

43.7

食甚GREATEST:本次食象的中间点,月球最深入地球本影的时刻。

8

02

20.5

224.2

36.1

复圆U4:月球完全离开地球本影,月偏食阶段结束。

8

03

18.8

235.5

26.3

半影食终P4:月球完全离开地球半影,半影食阶段结束。本次月食结束。

8

04

52.9

248.5

8.1

方位角:正北=0度,正东=90度,正南=180度,正西=270度

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食分指月球进入本影的部分与月球盘面半径的比例,本次月偏食食分0.251意味着约有月球半径的1/4进入地球本影中,换算成面积的话,则大约6.3%的月面进入地球本影内。食甚时的月球大致如下方影像,像不像是被咬了一口的大饼?

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半影食阶段,因仍有阳光照射到整个月面,所以此时的月球看起来还是与满月极类似,只是亮度不如一般的满月而已,所以肉眼通常看不出有何变化,最好利用摄影方式记录,比较能看出月球的变化。

而从「初亏」到「复圆」之间约两小时是最精彩的阶段,用肉眼就可以看出月亮明显缺角变暗,「食甚」则是月亮最暗而缺角最大的时候。

不过,由上方路径图可见,本次月偏食发生时,是月球的南侧进入地球本影的北端中。这使得月面变化剧烈的部分主要集中在月海比较少的地方,也就是第谷坑周围。

如何观察月食:

◎肉眼观看

月食相当容易观察,仅需凭藉双眼,以最舒服的姿势、轻松观看月亮即可。本次月偏食发生时,月球已在西方天空,渐渐西沉,所以挑选的观测地点,最好是西方至南方都没有障碍物遮蔽的地方。

由于本次月全食发生时,月球是从地影的北侧边缘通过,故以肉眼观看时,月球南方边缘的明暗与颜色变化会比北方边缘大;对于面朝西方站立的观测者而言,要注意观察月亮的左下角的变化。进入地球本影的部分会呈现红色调,但因本次食分不大,红色所占月面比例小,眼睛观察时比较不明显,但用天文摄影的方式则可以清楚呈现。

除了进入本影的部分要注意红色调之外,在月面的本影与半影交界之处颜色相当特别,这是因为地球大气平流层内的臭氧层吸收红色阳光,使照射到月面上的阳光只馀蓝绿色光芒而造成的「绿带」,以摄录影方式,更容易看到这个绿带的存在。相关影像与解释,可观赏台北天文馆科学影片:色彩缤纷的月全食。

◎摄录影

月食摄影基本配备是相机、三脚架与快门线,挑选视野辽阔、没有路灯等光害干扰的区域,摄影效果会比较好。相机或录影机必须利用脚架或其他物品固定相机后,如果没有快门线者,建议开启自拍功能来拍摄,以免因手按压快门,让影像晃动而显得模煳不清。所有摄影项目均请关闭闪光灯功能。

月食的成因:

月球绕地球公转的轨道称为「白道」;跟着地球一起绕太阳公转的轨道称为「黄道」。月亮公转过程中,和地球、太阳的相对位置一直改变,地球上的人们会见到不同形状的月亮,称为「月相」或「月亮的相位」。月相变化周期即为农历(阴历)的一个月,约29.53天,亦称为一「朔望月」。

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月相变化示意图

太阳光照射物体时,会在物体背面形成阴影。由于地球是球形,且太阳体积比地球大许多,故地球阴影是圆锥形的,其中深灰色小圆锥称为「本影」,阳光完全无法抵达;浅灰色大圆锥称为「半影」,仍有一部分的太阳可以照射到此处。

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本影与半影示意图

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月食成因示意图

我们所见的月光其实是月亮表面反射的太阳光,因此当月亮恰好处在地球的本影中,无法再反射太阳光时,古时人们觉得是因为「蟾蜍食月」,便将这种现象称为「月食」。若与月相变化图比对,可知月亮进入地球本影时,相当于「望(满月)」的位置,地球会介在月亮和太阳之间,因此只有在满月时,才可能发生月食。每年可能发生的月全食最多只会有3次,最少则连1次都没有;但如果连月偏食也计入的话,则一年的月食发生次数可多达5次。

然而,白道面和黄道面两者并不重合,而是有个约5°9’的夹角。当月亮在望的位置时,不一定会恰好落在地球阴影中;唯有位在白道面和黄道面的交点(节点)附近时,才有机会形成月食。故月全食发生有2个必要条件:(1)为月亮必须在望的位置,(2)月亮必须在白道面与黄道面的交点上,简而言之,就是月─地─日必须几乎成一直线。

因月球位置并不见得会恰好全部落在地球本影中,若月球全部进入地球本影中,则为月全食;若仅从地球本影边缘通过,只有一部分月面被遮,则形成月偏食;若月球全部位在地球半影中,则为半影月食。半影月食的光度变化非常小,除非用比较灵敏的摄影器材或光度观测仪器,否则不太容易用肉眼看出变化,所以一般都不做预报。

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月食种类、成因与各阶段名称示意图。

进入地球本影的部分为何会呈现红色?

在地球本影区,阳光本会完全被地球遮蔽而使得地球上的人们看不见月亮,然而因地球具有大气层,阳光经地球大气层的散射与折射后,短波长的蓝光被散射掉,长波长的红光则被大气层折射至月球表面,因而使进入地球本影的部分颜色偏红,欲接近地球本影中心的话,红色调会愈深、愈暗。

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月全食时的红色月亮成因示意图。

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发布单位:台北市立天文科学教育馆

火星绕太阳公转一圈约为1.88地球年,它的轨道,是除了水星之外,椭圆率(离心率)第二大的行星,达0.0934,也就是说,火星的轨道比较扁圆,而不是像地球轨道一样几乎接近圆形(0.0167)。如此一来,火星的轨道近日点和远日点的距离差异便会比较大。也因为火星和地球都在绕太阳公转,火星与地球之间的距离一直改变,所以总有火星离地球最远与最近之时。

火星将在2017/8/5的18:52抵达与地球最远的距离,此时的火星和地球相距约2.66AU(天文单位),这也是从地球上观察到的火星视直径最小的时候,仅约3.5角分。然而,火星刚在7/27合日,所以8/5时的火星离太阳也不太远,只有3.2度左右,因此不推荐观赏。

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当从地球中心向外看,土星和月球的赤经经度相同时,称为「土星合月」,通常是一个农历月之中,土星和月球比较接近的时候。

2017/8/3的15:11土星合月,地心所见的土星位在月球以南约3.5度的地方,不过时值白昼而不可见。可在8/3傍晚入夜后朝东南方天空观看,+0.3等的土星位于月龄11的盈凸月右下角3-4度远之处,而在月亮和土星的右方约15度之处则是天蝎座主星心宿二。

此外,月亮恰好在8/3的凌晨1:55通过轨道远地点,地心至月心距离约405,000公里,使得今日的月亮视直径比较小,傍晚欣赏土星与月球接近时,月球视直径也仅约29.8角分而已,比月球平均视直径(31.047角分)小多了。

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水星和金星绕太阳公转的轨道在地球内侧,故有内行星之称。从地球观察这两颗内行星,常在太阳左右,仅能在清晨日出前或傍晚日落后的短暂时间看到它们,故这两颗行星又有「晨星」或「昏星」之称。

而当水星或金星来到「大距」位置时,也就是太阳-水星或金星-地球成直角三角形,且水星或金星位在直角位置时,在地球所见的水星或金星离太阳的角距离也是最远、最适合观察它们的时候。当内行星在太阳以东的大距位置时称为「东大距」,可见于傍晚的西方低空;当在太阳以西的大距位置时称为「西大距」,可见于日出前的东方低空。

水星在2017/7/30的12:39抵达太阳以东,且从地球观察,水星离太阳的离角最远的位置,即「东大距」,是观察水星的最佳时机之一。此时的水星离太阳约27.2度,日落时在西方仰角达15度左右,亮度+0.3等,建议可用双筒望远镜或拍照方式协助观赏。

利用望远镜放大观察水星,可看到本次水星东大距时的形状为接近半圆的形状,亮面比例为46.2%(或说相位为0.46)。这是因为水星轨道比较椭圆,轨道倾角达7度,使得东大距或西大距位置时,地球所见的水星常是比半圆形凹一些的眉月状或凸一些的凸月状,偶尔机会才会是刚好半圆的弦月状。不过此时的水星视直径只有7.8角秒,必须使用口径15-20公分以上的望远镜才比较容易看出其盘面的形状。

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流星雨专家Peter Jenniskens和Esko Lyytinen的近期研究显示:C/2015 D4(Borisov)彗星遗留在轨道上的物质,可能会在2017年7月底引起一场流星雨。

根据他们的计算,地球将在北京时间2017/7/29的8:22非常接近这颗彗星的轨道,从地心到彗星残留在轨道上的流星体团块中心点的距离只有0.0006AU,相当于90,000公里,基本上,等于地球一头撞进这些流星体物质里。

由于这次的接近,和彗星前一次回归日期相隔不久,所遇上应该是C/2015 D4彗星前一次回归时遗留在轨道上的流星体,因此这些流星雨专家预期会有一场因C/2015 D4引起的新流星雨,辐射点位置应在RA ~ 79° (05h 15min) ; Dec. ~ -32°之处,约在冬季南天猎户座以南的天鸽座内,所以南半球的观测者比北半球还有优势。流星体进入地球大气的速度约每秒46公里,流星雨持续时间很短,只有不到2小时的时间。

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2017/7/29上午8:22,C/2015 D4彗星可能引起的流星雨辐射点位置示意图。
以上示意图由Stellarium软件产生。

不过,因为没有以前的观测资料做为参考,因此无法确定每小时会出现多少颗流星。但Esko Lyytinen指出:由于彗星轨道周期长达700年,C/2015 D4彗星本体也不大,留下的流星体大小偏小,所以即使是前一次回归所留下的流星体,但也已经因为时间有已经跨越了好几个世纪,流星体团块早已逐渐散开,流星体密度不会很高,流星亮度也不高,流星数量因而不会有多到「星陨如雨」的程度。

而且不幸的是,目前太阳的位置在双子座到巨蟹座之间,离天鸽座不远,辐射点升起后约半小时,太阳即东昇,所以这场流星雨不容易用肉眼观察,最好是能利用电波观测方式进行监测。所以有电波流星观测设备或火腿族们,请注意啰!

这颗彗星引起的流星雨,可能曾经在2006年7月9日发生过一次,但并不是非常确定。而未来可能再度引发流星雨的时间或许会发生在2042、2053与2068年。

C/2015 D4(Borisov)彗星是乌克兰业余天文学家Gennady Borisov于2015年2月23日发现的。利用观测资料计算结果发现:这是一颗长周期彗星,它绕太阳一圈所需时间长达700年,在发现之前不久的2014/10/22以1.39AU的距离接近地球,而后于2014/10/28通过轨道近日点(距离太阳0.86AU),复又向太阳系外侧而去,远日点距离太阳约157AU左右。下一次它再进入太阳系内侧时,得等到2714年了。

这颗彗星目前位于小熊座,离北极星很近,然而它非常暗,目前亮度估计在30.5等左右,即使是地面最大型的望远镜要观测到它都很难。

其余关于这颗彗星和其可能引起的流星雨的资料,可参见:


木星与角宿一合月

当从地球中心向外看,木星或角宿一的赤经经度和月球相同时,称为「木星合月」或「角宿一合月」,通常是一个农历月之中,木星或角宿一与月球比较接近的时候。

近期的木星位在室女座中,离室女主星角宿一不远。因此,2017/7/29的04:16木星合月之后,随即在15:56角宿一合月,此时的月球为上弦前一天的月相,所以接近半圆形。但此时的木星、角宿一和月球都在地平面下而不得见。

可在7/29傍晚入夜后朝西方天空观看,月球、木星和角宿一构成一个三角形,月球到木星和月球到角宿一都大约是67度,角宿一至木星则约89度远。不过角宿一亮度仅有+0.95等,跟-1.9等的木星比相差很大,跟10.5等的月亮比相差更大,所以要稍微仔细看,才比较容易看到角宿一。可以等天完全暗下来之后再观赏,角宿一会更明显。

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2017/7/29傍晚19:00,木星、角宿一与月球相对位置示意图。
以上示意图由Stellarium软件产生。

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2017_CAP_SDA_PAU-radiant.jpg  南鱼座流星雨(Piscis Austrinids,183 PAU)是每年固定发生的小流星群之一,发生时间介在7/15~8/10之间,今年预测极大期落在7/28,辐射点约于晚间20:30左右升起,月相逢月龄5的眉月,月亮约于22:16西沉,所以在月亮西沉之后就没有月光影响,且仰角也比较高了,观察条件比较好。

然而这群流星雨数量并不多,多年观测所得平均ZHR仅约5颗,流星速度稍慢(每秒35公里),平均亮度低(4等以下),因此并不是很好的观赏目标,观测资料相当贫乏,关于这群流星雨的许多细节并不十分确定,甚至连上述ZHR~5的平均值可能都是高估了的。再加上对北半球而言,南鱼座仰角偏低,受大气消光影响,可见流星数量更少,观赏条件不佳,不适合一般业余欣赏。由于这群流星大都偏暗,于肉眼观察不利,故想挑战此流星群者,建议可利用望远镜观测或录影观测方式进行记录。

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由于月球离地球比较近,从地球表面观察月亮,月亮在天空中的移动速度很快,常会从各星体前方通过,形成所谓的「月掩星」现象。透过月掩星观测与研究,天文学家可以确知月球在天空中的运行状况,但因月球离地球比较近,故与日食相同,具有区域性的限制,且各地看到的状况有些微差异。

当从地球中心向外看,水星和月球的赤经经度相同时,称为「水星合月」,通常是一个农历月之中,水星和月球比较接近的时候。

2017/7/25的16:48水星合月,地心所见的水星位于月球以南约0.86度的地方。事实上,在此同时,还会发生月掩水星的天象,中国大陆部分地区可见掩星现象。而台湾地区恰在可见区域之外,只能观赏水星与月球近距接近的掠掩景象。不过,时值白昼,月球是月龄2、相位仅有5%的极细眉月,水星则是亮度仅有+1.1等的程度,在水星和月球正上方约1度的地方还有+1.4等的狮子座主星轩辕十四,在明亮的背景天光中,这三者都不容易观察。

此外,所谓的「合」,只是两天体赤经经度相同时,可是真正水星和月球最接近的时间是在18:40前后,水星到月面中心约18角分,而水星到月面边缘则仅有不到1.5角分的程度,可说是贴着月面边缘擦边而过。这时候的月球和水星位在西方仰角约20度高之处,此时太阳刚要下山(18:43),所以背景天色仍然非常明亮,建议利用双筒望远镜或小型望远镜协助观察,但因为水星和月球离太阳并不远,一定要小心避开太阳,以免眼睛受损。

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2017/7/25的18:40,水星和月球接近示意图。
以上示意图由Stellarium软件产生。

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天鹅座Alpha流星雨(α Cygnids )是年度发生的小流星群之一,活动日期跨越7-8月之长,今年极大期落在7/21,由于天鹅座是夏季星座,在目前这个时节几乎整夜可见,午夜前后甚至就在头顶附近,大气减光效应比较小;而今年极大期时的月相逢朔前2天,所以几乎没有月光影响,观测条件不错。不过,这群流星雨非常微弱,即使在极大期时,平均ZHR也只有每小时5颗,甚至更低。

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近地小行星2017 BS5在7/24凌晨3:19(±<00:01)近掠地球,距离地心仅3.15倍LD(约相当于120万公里),无撞击危险。(注:LD为地心到月心的的地月平均距离Lunar Distance,1LD相当于384,400公里。)

这颗小行星的直径约40-90公尺(另有研究认为应在25~192公尺之间),飞掠地球时,将由天龙座向天蝎座方向移动,其中最接近地球时,是位在蛇夫座头部的α(侯)、β(宗正一)和72星(宗人增一)之间,估计亮度可达15-16等,需用口径30公分以上的望远镜观察;但对台湾地区而言,最接近时的小行星位置近西方地平,无法观察,建议可提前至0-3时来观察。小行星移动速度很快,观察者要小心追踪。

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2017/7/24凌晨3:19,小行星2017 BS5最接近地球时所在位置示意图。

这颗小行星是在2017年1月14日被观测到,而后几经观测资料修正轨道后,确认会在2017/7/24凌晨以3.15LD的距离飞掠地球。它绕太阳公转一周约需年,轨道半长轴约1.011AU,就在地球轨道外一点点,属于阿波罗型(Apollo)近地小行星,大约每60年会接近地球一次,所以前一次如此接近地球是在1957年7月,下一次则会在2077年7月。因为它的表面反照率估计约为0.17,在天体中算是偏高的,所以当它很接近地球时,才能达到约15等的亮度。

Near_earth_asteroid_2017_BS5_July_2017_orbital_flyby.png

2017 BS5小行星的公转轨道示意图。

除了2017 BS5之外,NASA公布的资料中,未来一年内还有另外4颗会近掠地球,其中以10/12的2012 TC4最接近地球,距离仅有0.15LD,不过仍然没有撞击的疑虑,不用担心。

天体名称

最近地球日期

距离(LD)

估计大小(公尺)

2017 BS5

2017/07/23

3.15

40-90

2012 TC4

2017/10/12

0.15

12-27

2008 WM61

2017/12/03

3.82

12-27

2017 DR109

2018/02/24

3.69

8-18

2004 FG29

2018/04/02

4.00

17-38

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