有趣天文奇观

发布单位：台北市立天文科学教育馆

  地球绕太阳的轨道不是完美的圆形，而是椭圆形，因此地日距离并非固定。近日点是地球椭圆轨道中最接近太阳的一点，每年约在1月初发生。2025年的近日点将发生在1月4日21时28分，当时地球与太阳的距离约为1.471亿公里，比地球最远离太阳的远日点（约1.521亿公里）近了约500万公里。这段距离足以塞下超过390颗地球，就算用光速穿越也至少要花费17秒。

  在近日点时，地球接收到的太阳辐射比远日点多约7%，但这种变化对地球整体气温的影响有限。主要原因是地球的自转轴倾斜，而非距离太阳的远近，主导了季节变化。1月时，北半球因太阳斜射和日照时间较短，加上陆地面积较大，温度波动更明显，因此冬季仍然寒冷。而南半球则处于夏季，这也是地轴倾斜约23.5度造成的结果。

  地球近日点的时间和距离并非固定，还受到其他天体（如木星）引力和岁差等因素的影响。这些因素导致近日点和远日点的日期随时间缓慢移动，这种现象被称为近日点进动（apsidal precession）。完成一个完整的进动循环大约需要21,000年。这意味着近日点的日期会逐渐改变，例如在1250年，近日点接近冬至，而目前则在1月初。

  在近日点期间，太阳的视直径看起来比远日点时更大。如果使用相同的摄影设备分别在近日点和远日点拍摄太阳影像，便能清楚比较出约3.3%的差异，这是一个显著但不易察觉的天文现象。（编辑/台北天文馆段皓元）

台北天文馆在地球过近日点与远日点时所拍摄的太阳，可明显看出其大小变化。

发布单位：台北市立天文科学教育馆

  象限仪座流星雨（Quadrantids，00010 QUA）是年度三大流星雨之一，与英仙座流星雨和双子座流星雨齐名，活跃期间从12月28日持续至1月12日。根据国际流星组织（International Meteor Organization，IMO）的预测，今年极大期发生在1月3日午夜23时左右， ZHR大约为80，但可能在60至200之间变动。当晚月龄仅3.6，不受月光影响，观赏条件极佳，惟辐射点在午夜0时后才自东北方升起，至曙光出现前辐射点仰角也未达50°，因此实际观察到的流星数量将较少。

象限仪座流星雨1月4日午夜3时于东北方天空示意图。辐射点位于牧夫座头部附近，午夜0时自东北方升起，因不受月光影响整夜都是观赏的好时机。象限仪座为已被除名的星座，位于现在的武仙座、牧夫座与天龙座之间。以上示意图由Stellarium软体产生。

  象限仪座流星雨的辐射点位在牧夫座头部附近，其特色是流星明亮且速度中等，常有明亮的火流星。流星雨大多来源于彗星，但象限仪座流星雨有可能是来自于小行星(196256) 2003 EH1的残留物。小行星196256可能是由彗星的彗核解体的碎块，由于其运行轨道与地球轨道成几乎垂直的位置，所以象限仪座流星雨的特色是高峰期短，只有不到半天的时间，大多集中于极大期前后数小时。

  象限仪是古代用以测量天体位置的仪器，在1795年加入了星座之列，但国际天文学联合会（IAU）在1922年重新制订现行星座时，将象限仪座除名，而其原星座范围位于现在的武仙座、牧夫座和天龙座之间。

  欲观赏象限仪座流星雨，可在3日入夜后至4日午夜期间，选择无光害、视野开阔的地点，以肉眼全面扫描天空就可以观赏这场流星雨，若使用高感度数位相机摄影，还能留下精彩美景。（编辑/台北天文馆王庭萱）

发布单位：台北市立天文科学教育馆

  少见的双重木卫影凌即将在2024年12月30日晚间18:36至19:54之间发生，台湾地区将全程可见木卫一和木卫三投影同时凌越木星表面，相当推荐观赏。

2024年12月30日将发生双重木卫影凌天象。以上示意图由Stellarium软体产生。

  木星旁的四大卫星又被称为伽利略卫星，是1609年伽利略首次观察木星时最早见到的四颗卫星，在当时主流的地心说中，木星却俨然自成一个世界，可说是推动日心说的另一项间接证据。这四颗卫星以42小时（木卫一）至16天（木卫四）不等的周期在木星的赤道面上公转，在一个夜晚中就可以运用小型天文望远镜观察出相当明显的位置变化。此外，由于木星赤道与黄道面仅有1.3°的倾角，加上木星相对于其卫星是非常大的天体，木星卫星的影子投射在木星表面相当常见，但是木星表面要同时出现二个木卫投影却是比较少见的现象。

  在今年的七月起就有多次的双重木卫影凌现象，其中有15次都发生在七、八月，而有8次是台湾地区全程可见，但这些事件都比不上接下来的条件。由于12月初为木星冲，是木星最大、最亮且整夜可见的时段，相对来说卫星及其投影也会看起来更大，因此在夜晚拍摄时能够有更佳的对比度，自然就能有更好的影像产生。

木卫三与其阴影同时凌越木星表面的连续影像。拍摄：周银王

  12月的双重木卫影凌有两次，其中12月23日全程均于白天发生，观察难度较高，12月30日则全程于夜晚发生，清楚可见，天象顺序如下：

17:42 木卫一（埃欧）影切入木星
18:36 木卫三（甘尼美德）影切入木星
19:54 木卫一（埃欧）影离开木星
20:53 木卫三（甘尼美德）影离开木星
双影凌木的时间为18:36~19:54

  下一次台湾地区可见的双影凌木事件将发生于2025年5月15日，不过由于木星与地球相距较远，下次的木星将缩小33%。（编辑/台北天文馆技佐许晋翊）

哈勃望远镜于2015年拍摄少见的三重木卫影凌事件，下次台湾地区可在2032年看到。影像来源：NASA, ESA, Hubble Heritage Team

台湾地区下次可以见到的「三重木卫影凌」发生在2032年12月30日。以上示意图由Stellarium软体产生。

发布单位：台北市立天文科学教育馆

  在2024年11月29日（周五）下午18时58分左右，将发生「台湾小行星」掩星现象。此次掩星仅在台东与屏东的限定区域可见。被掩的目标星为编号UCAC4 450-000316（或TYC 4664-436-2），亮度为12.0等，需使用天文望远镜才能观测。

图说：2024年11月29日18时58分「台湾小行星」掩UCAC4 450-000316的可见区域，右下角显示特定地点的预报资料。

  「台湾小行星」（编号2169 Taiwan）于1964年11月9日被发现，位于主小行星带，公转周期约为1,700天，自转周期为7.252小时。光谱分析显示这颗小行星为碳质小行星。目前，台湾小行星位于双鱼座，由于其直径不到20公里，亮度约17.5等，需要较大型的望远镜配合摄影方法才有机会观察到。（编辑/台北天文馆段皓元）

发布单位：台北市立天文科学教育馆

  11月中的狮子座流星雨是每年固定发生的小型流星雨，今年的活动日期大约是11月6日至11月30日之间，极大期则落在11月17、18日，在没有光害、天气晴朗的状况下，ZHR（每小时天顶流星率）仅为10。

  狮子座流星雨是由55P/坦普尔-塔托彗星遗留在轨道上的物质所形成，是所有流星雨速度中最快的，速度高达71公里/秒，狮子座流星雨在过去的历史纪录中曾经出现过1833年、1866年、1966年、1999年、2001年的流星暴事件，主要原因是55P彗星的周期约为33年。我们所看到的并非彗星刚释放的物质，而是来自其早期回归的残留物，这些残留物恰好在同时间达到最密集的状态。

  不幸的是，流星学者认为，地球在2099年之前不会遭遇任何较密集的流星残骸云。因此，即使彗星在2031年和2064年回归时，也不会出现流星暴，但或许还有一些精彩的非预期爆发现象产生。狮子座流星雨的观赏时间较短，自午夜0:00起狮子座于东北东方升起后到曙光前的这段时间看似将近5个小时，但由于近满月，整个晚上都不是非常适合观星。

模拟2024年11月18日凌晨1时的东方夜空，此时的月球几乎在正头顶。以上示意图由Stellarium软体产生。

  观赏流星也不需要任何特殊仪器，且流星真正出现的区域也不限于狮子座附近，在月光的影响下，儘量以背对月光的方向，挑选视野开阔、可看见大片天空且没有光害影响的地方，以自己觉得最舒服的姿势坐着或躺着观看整个天空即可。建议避开城市、周边受光害影响区域以及海边水气旺盛之处等等不适合观赏流星的地方。

  如果想拍摄流星雨，建议准备可长时间曝光或感光度（ISO）高的相机或录影机，以三脚架固定之后，开启快门进行拍摄；一般商业型或傻瓜型数位相机，则建议以夜景模式拍摄，并关闭闪光灯与开启自拍功能，以防因手按压快门而造成影像模煳的遗憾。（编辑/台北天文馆技佐许晋翊）

发布单位：台北市立天文科学教育馆

  天王星于2024年11月17日10时45分到达「冲」的位置，也就是地球位于中心，而太阳和天王星位在地球两侧、且赤经经度相差180度的位置，此时的天王星能以最大面积反射太阳光，因此是一年中最亮也最接近地球的时刻，在此前后几周都是观赏天王星的最佳时段。天王星绕太阳一圈约84个地球年，与地球轨道会合周期约一年又4日。

图说：2024年11月17日为天王星冲，此时天王星位于金牛座，需使用望远镜才能观察。

  日落后天王星随着金牛座从东方升起，午夜23时39分天王星来到最高点仰角约85度，于3时30分左右西沉。当晚天王星亮度为5.6等，理论上在无光害的环境下肉眼勉强可见，但由于亮度低，且当天是农历十月十七日，受月光影响，再加上天王星的视直径只有3.8角秒，不足满月的500分之1，即便使用业余望远镜，也不容易看出它的表面特征，只能看到一个青色小点，因此建议配合星图使用望远镜来欣赏这颗闪耀着青绿马卡龙色的遥远行星。若使用望远镜摄影，还有机会拍到它的卫星。

图说：天王星与其卫星。

  天王星在太阳系行星排序第7颗，大小约为地球的4倍，拥有27颗卫星、13个已知的行星环，是唯一一颗躺着自转的行星。由于自转轴倾斜角高达97.7°，使得它的季节变化完全不同于其他的行星。天王星还是第一颗以望远镜发现的行星，其实在过去天王星曾被观测到多次，但由于它绕行的速度缓慢，因此一直被认为是一颗恒星。天王星特别的青绿色是来自大气层中的甲烷，当阳光穿过大气层，甲烷吸收了阳光长波长的红光，留下短波长的青绿，被天王星的云层反射回来。（编辑/台北天文馆赵瑞青）

发布单位：台北市立天文科学教育馆

  水星在2024年11月16日（六）16时09分到达东大距位置，亮度-0.3等，日距角22.6°，日没时刻的仰角约为14.6°。因仰角较低，若要观察这颗明亮行星，建议寻找西方低空无遮挡的地点，观察时先找到亮度-3.9等的金星，之后再往南侧一点，搜寻西南方低空，就可在暮光渐暗的晚霞中，发现这颗西沉的明亮行星。若利用小型望远镜同时观察水星、金星，亦可见两星呈现如同弦月般的形状，十分特别。

上图中模拟发生水星东大距后不久，现身于西南方天空的水星、金星位置。以上示意图由Stellarium软体产生。

  水星是八大行星中最接近太阳的行星，公转轨道在地球公转轨道内侧，因此从地球来看，水星只能在离太阳不远的范围内移动，因此只会身于日落后的西方低空或日出前的东方低空中。当水星在「东大距」时，即是位于太阳东方且距离太阳最远的位置。因此当太阳西沉暮光渐暗时，明亮的水星就会现身于西方低空。（编辑/台北天文馆蔡承颖）

发布单位：台北市立天文科学教育馆

  从地球观察行星时，若行星与月球的赤经经度相同时则称为「行星合月」，通常也是一个农历月之中，行星和月球视线比较接近的时候。2024年11月11日9时43分土星合月，土星位在月球以南约0.08度的位置，但是合月发生时在地平线下不可见。当天月相为盈凸月，月球于13时54分升起，但土星受阳光影响而不易以肉眼看见，要等到日落后才能看到月球与右侧的土星现身于南方天空。

图说：2024年11月11日发生之月掩土星可见区域图。

  本次在美洲部分地区可见「月掩土星」现象，月掩土星在可观测区域内要使用望远镜才能观测，类似影像可搜寻「Lunar occultation of Saturn」便能找到。台湾地区下次可见的月掩土星要等到2037年2月2日。（编辑/台北天文馆王庭萱）

发布单位：台北市立天文科学教育馆

  天文学家在研究太阳系外围的矮行星——鸟神星时，发现了一个惊人的现象。透过使用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）和其他天文望远镜的数据，他们发现鸟神星在中红外线波段（MIR）上发出过量的辐射，这种辐射过量无法仅由太阳光加热表面来解释。

图说：哈勃望远镜拍摄的鸟神星与左上方尚未正式命名的小卫星。图源：NASA, ESA, and A. Parker and M. Buie (Southwest Research Institute)

  鸟神星是目前已知的最大、最亮的柯伊伯带天体之一。早在之前的观测中，科学家已经利用史匹哲（Spitzer）和赫雪尔（Herschel）太空望远镜观察到其表面有中红外线辐射的过量。然而，这些测量数据未能提供足够的解析度来揭示此现象的详细机制。韦伯太空望远镜最新的观测结果则进一步证实了这一现象，并显示这种过量辐射的温度高达约150K，这远高于鸟神星在距离太阳52天文单位处的理论温度。研究提出两种可能的假设解释这个观察结果，下面来详细介绍：

第一种可能性：鸟神星上的「热点」

  科学家认为鸟神星的表面可能有一个「热点」，这是一个不断释放热量的区域。热点或许类似于土星的卫星土卫二上发现的冰火山活动，可将物质从地下带到表面，产生额外的热量。研究指出，这个假设的热点温度约为150K，比太阳光加热的正常表面温度高许多。这个热点的面积约为一个半径10公里的小区域，虽然只占鸟神星总表面的一小部分，但足以解释中红外线的过量辐射。

第二种可能性：鸟神星周围的尘埃环

  另一个可能性是，鸟神星周围存在一个由小颗粒组成的环系统。这些颗粒非常细小，直径只有100到200奈米，主要由碳质材料构成。由于颗粒小，散热效率低容易升温，这使得它们能够达到比环境温度更高的温度，并在中红外线波段发出较强的辐射。这样的尘埃环与外太阳系中其他天体，如女凯龙星和妊神星的环系统相似，可能是由小型卫星或其他碰撞过程的尘埃所形成。

图说：鸟神星假设中的环系统随时间演化的过程。这些小颗粒因受到太阳辐射压力和坡印廷-罗伯逊（Poynting-Robertson）效应的影响，寿命约为10年左右。如果尘埃环由单一事件形成，例如一次性喷发或碰撞，则应该已经在数十年间消失。然而持续的观测显示鸟神星的中红外辐射并未随时间减弱，这暗示可能存在持续的物质供应来源。图源：Kiss, Csaba et al. “Prominent mid-infrared excess of the dwarf planet (136472) Makemake discovered by JWST/MIRI indicates ongoing activity.” (2024).

  这两种解释都有其有趣之处。持续的热点代表鸟神星可能有活跃的地质活动，例如冰火山，这在遥远的天体上是非常罕见的现象。而尘埃环的假设则代表鸟神星周围可能存在着一个不寻常的环系统，这些颗粒在太阳系外围的天体中扮演了新的角色。研究人员强调，还需要更多的中红外观测来验证这两个假设。他们建议观测鸟神星自转的不同阶段，以确认是否能看到热辐射变化。如果发现辐射随时间变化，将有助于支持热点理论；如果辐射稳定，则可能更符合尘埃环的假设。未来的掩星观测也可以测试尘埃环的存在并确认组成和结构。两种解释之间并不完全互斥，鸟神星的热点活动可能导致了小颗粒的释放和形成环系统，类似于土星的E环由土卫二的水冰喷发所供应的情形。

  研究已经投稿至《天文物理学快报》并接受审核，并在线上预印本资料库中留存预印版。（编译/台北天文馆王庭萱）

资料来源：Kiss, Csaba et al. 2024

发布单位：台北市立天文科学教育馆

  美国太空总署（NASA）与美国国家海洋暨大气总署（NOAA）于2024年10月15日宣布，太阳已进入其11年周期的极大期，并可能持续至明年。尽管如此，太阳活动的确切高峰月份尚需数月甚至数年后才能确定，这需要持续的资料统计，特别是当太阳活动开始显著减弱时，才能准确识别其巅峰。

图说：NASA太阳动力学观测卫星（SDO）的可见光影像展示了太阳在太阳极小期（左，2019年12月）与接近太阳极大期（右，2024年8月）的样貌对比。

图说：NASA太阳动力学观测卫星（SDO）以紫外光波长拍摄的影像，展示了太阳在太阳极小期（左，2019年12月）与接近太阳极大期（右，2024年5月）的对比。紫外线能显示出太阳上在极大期更常见的活跃区域。

  太阳周期是太阳在低活跃与高活跃状态之间的自然转变过程。大约每11年，太阳的磁极会翻转，并进入太阳极大期，此时太阳由相对平静转为极为活跃的状态，频繁发生太阳风暴。在这段期间，太阳的剧烈活动会造成恶劣的太空天气，对太空中的卫星、太空人以及地球上的通讯系统（如无线电和GPS）和电力网路产生重大影响。

图说：人类历史记录到过去24个太阳周期的太阳黑子数量图，红色则为目前第25周期的预测。

  NASA和NOAA透过追踪太阳黑子来确定和预测太阳周期的进展。太阳黑子是太阳表面温度较低的区域，这些区域也是太阳磁场最强烈的地方。这些黑子是当我们从地球观察太阳表面时，活跃区域的可见特征，也是太阳闪焰或日冕物质抛射（CME）等巨大爆发事件的源头。当太阳进入极大期，太阳黑子的数量增加，太阳活动也更为强烈，进一步影响地球及整个太阳系。但这也为我们提供了更多探索这颗距离最近恒星的资讯。

  2024年5月，一连串大型太阳闪焰和日冕物质抛射向地球发射，导致了21年来最强的地磁风暴，并可能创下过去500年来最壮观的极光纪录。近期，随着太阳活动的增加，极光的能见度提升，但卫星、地面基础设施以及电力和技术设备的影响也变得更为显著。NOAA预计未来几个月内将会有更多太阳风暴。此外，科学家指出，尽管太阳进入下降阶段后风暴会减少，但也可能出现规模显著的风暴。

  目前，科学家已观察到本次太阳活跃期（人类历史记录到的第25太阳周期）太阳黑子活动略超出预期，但风暴规模仍在极大期的合理范围内。2024年10月3日，发生了本周期中最强的太阳闪焰，强度达到X9.0级（X级表示最强烈的闪焰，数字则用来表示其强度的具体级别）。

图说：第25太阳周期的黑子数量暨预测图。太阳黑子数量是太阳周期强度的指标，黑子数量越多，周期越强。

  展望未来，NASA和NOAA正积极为太空天气的研究与预测做好准备。2024年12月，NASA的帕克太阳探测器将创下更接近太阳的纪录，这是该探测器计划中的三次近距离观察太阳之一。借此，科学家将能从源头研究太空天气。此外，NASA计划在未来一年内发射多项与太阳相关的任务，进一步加深我们对太阳如何影响太空天气及太阳系的理解。这些预测对于NASA阿提米丝登月计划中的太空船和太空人至关重要，尤其是在评估太空人暴露于太空辐射风险时，这些资料将提供关键的帮助。（编译/台北天文馆段皓元）

资料来源：NASA