有趣天文奇观

发布单位：台北市立天文科学教育馆

地球磁场保护地球免受致命太阳辐射的巨大冲击。

利物浦大学的一项新研究进一步证明了地球磁场强度存在大约2亿年的周期。

研究人员对来自苏格兰东部古熔岩流的岩石样本进行了热微波（利物浦大学独有的一种技术）古地磁分析，测量了关键时期的地磁场强度。该研究还分析了过去80年收集的2亿至5亿年前样本的所有测量结果的可靠性。

他们发现在3.32亿至4.16亿年前，保存在这些岩石中的地磁场强度不到今天的四分之一，与之前发现的大约1.2亿年前开始的低磁场强度时期相似，研究人员将这个时期称为中古生代偶极子低点（the Mid-Palaeozoic Dipole low，MPDL）。

该研究发表在《美国国家科学院院刊》上，支持了地球磁场强度具有周期性的理论，并且每隔2亿年减弱一次。这项新研究也填补了一个重要的时间空白，即3亿年前可用并可靠的磁场强度数据。

地球磁场保护了地球免受致命太阳辐射的巨大冲击，但它的强度和方向在时空上都不是完全稳定的，每隔一段时间（几万年或甚至更久）会发生完全逆转。弱磁场对地球上的生命会造成影响，例如，泥盆纪－石炭纪大规模灭绝与较高的紫外线辐射UV-B有关，这与MPDL最弱时的测量结果大致相同。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：phys.org

发布单位：台北市立天文科学教育馆

这个新发现将使我们对银河系大尺度的结构有更深入的了解。科学家发现一群年轻的恒星和正在形成恒星的气体云正从银河系的一个旋臂中伸出并延绵约3000光年，就像从木板上戳出的一根刺般，这是第一个被发现与旋臂方向有差异的结构。

天文学家对于银河系旋臂的大小和结构有初略的了解，但由于我们身处于其中，因此无法看到银河系的完整结构，对旋臂的大部分理解来自对其他星系的观察。为了了解更多的讯息，天文学家使用NASA史匹哲太空望远镜和欧洲太空总署的盖亚任务，绘制人马座旋臂上部分恒星形成区域的3D位置和速度图。综合这些数据显示，与人马座臂相关的3000光年细长结构是由年轻的恒星组成，这些恒星以几乎相同的速度和相同的方向在空间中运动。我们看到这个区域有相当多的复杂性，这是以前不明显的。

研究团队表示旋臂的一个关键特性是它们围绕星系的缠绕程度，这个特性可通过旋臂的俯仰角来衡量。大多数银河系模型表明，人马座臂的螺旋其俯仰角约12度，但我们这次发现的结构以近60度的角度突出。类似的结构有时被称为分支或羽毛，通常会从其他螺旋星系的臂上发现。几十年来，科学家们一直想知道我们银河系的旋臂是否也有这些结构，或者是相对平滑。

新发现的结构包含四个有名的星云，M8礁湖星云、M16老鹰星云、M17欧米加星云和M20三裂星云。1950年代，天文学家对这些星云中的恒星进行粗略的距离测量，推断出人马座旋臂的存在，为银河系的螺旋结构提供初步的证据，但至今尚未完全理解是什么原因导致像我们这样的星系形成旋臂。尽管我们无法看到银河系的完整结构，但透过测量恒星的运动将有助于我们了解这个现象，这些新发现结构中的恒星，可能在同一个时间、同一片区域形成，并且受到银河系内作用力的独特影响，包括由星系旋转时产生的重力和剪力。这个结构是银河系的一小部分，但它却为整个银河系提供了重要讯息。（编译/台北天文馆赵瑞青）

在银河系人马座旋臂上发现了一群恒星和恒星形成云。插图显示了结构的大小和与太阳的距离。（图片来源：NASA/JPL-加州理工学院）

资料来源：Science Daily

发布单位：台北市立天文科学教育馆

爱因斯坦最著名的质能等价方程式——E=mc2，描述物质与能量可以等价转换。如果两个足够高能的光子相互撞击，光的能量将转换成物质的质量，生成一对正反物质。

这个过程由美国物理学家Gregory Breit和John Wheeler在1934年首次描述，一直以来是物理学中最难观察的过程之一，因为碰撞光子需要高能伽马射线，不过科学家还没办法制造伽马射线雷射。有些替代实验能推断物质由多个光子产生，但还没有最直接证明这个过程的方法。

在纽约的布鲁克黑文国家实验室发表了一种新方法，他们没有打造出伽马射线雷射，而是根据Breit和Wheeler的想法来加速重离子。研究团队使用实验室的相对论性重离子对撞机，以非常接近光速的带电粒子在加速器周围制造一个电磁场，产生伴随离子行进的“虚拟”光子，一种能量场中非常短暂的扰动，如同虚幻的存在。

布鲁克黑文国家实验室的STAR探测器探测到由光产生的物质-反物质对。（图片来源：布鲁克黑文国家实验室）

与真实的光子有一点不同，虚拟光子有质量，因为考量的时间尺度之小，被认为它们就像是真实的一样。实验中，虚拟光子真实作用，碰撞产生电子与正子对。研究团队分析6,000多个正负电子对射出的角度，认为符合真实光子产生的现象，也与理论计算中预测的情况一致。

尽管它们看起来像真实粒子，实验中的虚拟光子不可否认是虚拟的，但仍然是重要的一步，让科学团队有漂亮的报告拿到更多支持，开发出足够强大的伽马射线雷射来展示真实光子产生物质的过程。（编译/台北天文馆虞景翔）

资料来源：Space.com

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： 观测目标：木卫二 ★★★

你或许见过日食及月食，但你见过木卫互掩互食吗？这场相对罕见的天文奇观正在上演，错过要再等五年。

2015年木卫二掩及食木卫一的连续动画。（©:John S.Sussenbach）

木星的卫星当中，有四颗最大的被称为伽利略卫星，分别为木卫一（埃欧）、木卫二（欧罗巴）、木卫三（甘尼米德）、木卫四（卡利斯托）。当这些大卫星环绕木星运行时，它们之间也会互相食和掩，而这些事件均发生于地球的视线上穿过木星卫星的赤道平面时才会发生，持续时间约为16个月，若错过本次观测机会，下次要等到2026年5月，以下木卫掩食中共有六种状况，以图片表示：

木卫互掩互食示意图。（©:Dave Dickinson）

其中最值得观看的为8月22日的木卫三先食后掩木卫二，其余则较不理想，一般民众若想见到这次的木卫互掩互食，必须使用8公分以上望远镜才能够看仔细，若只使用双筒望远镜观看，由于解析度不足，最多只能够感受到木星卫星亮度变化的差异。（编辑/台北天文馆技佐许晋翊）

以下为近期台湾地区可见的最后几次木卫互掩互食的预报资料：

日期、开始时间：8月22日 22时02分
种类、现象：木卫三 全食 木卫二
持续时间：3698秒

日期、开始时间：8月22日 22时36分（先食后掩）
种类、现象：木卫三 偏掩 木卫二
持续时间：3083秒

半影食始：22时02分10秒
初亏：22时07分28秒
食既：22时28分40秒
食甚：22时32分59秒
掩始：22时35分57秒
生光：22时37分19秒（受木卫三阻挡，看不见）
复圆：22时58分31秒（受木卫三阻挡，看不见）
掩甚：23时01分38秒
半影食终：23时03分48秒（受木卫三阻挡，看不见）
掩终：23时27分19秒

日期、开始时间：8月23日 22时49分
种类、现象：木卫三 偏食 木卫二
持续时间：1250秒

日期、开始时间：8月31日 03时02分
种类、现象：木卫三 半影食 木卫二（仅减光0.1等）
持续时间：751秒

日期、掩甚时间：11月9日 20时26分
种类、现象：木卫三 偏掩 木卫一（在木星正前方）
持续时间：832秒

日期、掩甚时间：11月16日 18时35分
种类、现象：木卫三 偏掩 木卫一
持续时间：984秒

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： ☆

2016 AJ193将于2021年8月21日最接近地球。2016 AJ193于2016年1月由泛星计划（Pan-STARRS 1）所发现，属于阿波罗型小行星群的近地小行星，NASA喷射推进实验室（JPL）将2016 AJ193归类为「潜在危险小行星」，因为它预计会与地球有近距离接触。

2016 AJ193公转轨道周期为5.9年，直径约1.4公里，这样的尺寸可是比99%的小行星都还要大，相当于美国五角大楼（直径1.37公里）大小，因此值得我们特别注意。在8月21日北京时间23时10分左右将与地球最为接近，距离约0.023AU，这个距离比地月距离还远8.9倍，因此对我们尚不足以构成威胁，而2016 AJ193在8月的亮度可望增亮到14等左右。利用喷射推进实验室所提供的2016 AJ193轨道参数资料，可以在图中看见轨道的模拟状况。（编辑/台北天文馆赵瑞青）

[](http://astro.vanbuitenen.nl/neo/2016 AJ193 “小行星2016 AJ193”)

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： ★★

太阳系最大行星——木星，将于8月20日上午8点28分运行至「冲」的位置，即以地球为中心，太阳和土星在地球两侧、黄经经度相差180度的地方。

外行星与地球相对位置示意动画。

木星冲通常与木星在一个会合周期中，最接近地球的位置相去不远。此时因为木星比较接近地球，在地球上观察时就会显得比较亮、视直径比较大，且整夜可见，是最适合观察这颗行星的时候。

在木星冲过后的数月，都可在傍晚日落后看到木星。过了冲之后的木星，日落后的仰角越来越高，出现在也夜里的时间越来越短，同时视直径持续变小，视亮度也会越来越暗。

木星以其巨大盘面、布满斑纹的表面著称，其中又以表面上的超大型风暴「大红斑」最令人印象深刻。自1830年开始，大红斑已经被持续观测了189年，不过在1665年到1713年间也有观察的纪录，很有可能是相同的风暴，如此代表它已经存在至少350年。

航海家1号于1979年接近木星时拍摄的缩时摄影影片。

今年受疫情影响，观测室暂停开放，无法供民众参观。不过台北天文馆将在当天晚上透过大型天文望远镜进行线上转播，让大家仔细欣赏太阳系最大行星的美丽盘面！（编辑/台北天文馆虞景翔）

发布单位：台北市立天文科学教育馆

上周有两艘太空探测器先后飞掠金星，利用金星的重力调整各自的轨道，前往它们在太阳系的主要目标。太阳轨道载具（Solar Orbiter）提前一天于贝皮可伦坡号（BepiColombo）通过金星，并利用搭载的光学仪器留下了飞掠金星的画面。

这段缩时影片是由太阳轨道载具的太阳圈成像仪（Heliospheric Imager）拍摄。太阳轨道载具通过金星附近时最近达7,995公里，金星表面的高反照形成明亮的新月型样貌。隔一天，欧洲与日本合作的贝皮可伦坡号则在距离金星仅550公里处飞掠。

贝皮可伦坡号的专案科学家Johannes Benkhoff表示，这是第一次有两部探测器在这么近的时间点先后对金星进行探测，可以让我们看到太阳风与金星相互作用的动态，并解析这些过程有多快速。

2021年8月9日的飞掠已经是太阳轨道载具第二次接近金星，为了前往太阳的绕极轨道，它需要大幅减速并远离黄道面，因此团队设计了多次重力抛射的路径，节省燃料并提高太阳轨道载具前往太阳的效率。

太阳轨道载具不像帕克太阳探测器那样接近太阳，但它配备了高解析力的望远镜，能捕捉更清楚的太阳影像。太阳轨道载具将在2022年3月首次接近太阳，不过它在太阳观测上已有成绩。2020年春季测试仪器时发现了太阳表面的新型活动：一种尺度较小的微型喷发，这样小规模的闪焰背后隐藏的机制将是未来科学家待解的谜团。（编译/台北天文馆虞景翔）

资料来源：Space.com

发布单位：台北市立天文科学教育馆

英仙座流星雨在2021年8月14日世界时6时9时（北京时间8月14日14时17时）意外大爆发。到目前为止，国际流星组织（IMO）已经收到从美国怀俄明州和加拿大安大略省观察者的确认。位于美国爱荷华州的AllSky相机整晚记录到900~1100颗流星。而位于加拿大的Pierre Martin在渥太华西北80公里处的Westmeath Lookout同样观测到了这场英仙座流星雨大爆发，一秒钟甚至有3到4颗流星划过眼前，绝大多数是亮度4等和5等的流星，也有不少1等和0等，最亮还看到-3等。

2021年8月14日世界时6时~9时英仙座流星雨大爆发

国际流星组织原先预报英座流星雨极大期最高峰落在8月12日UT19时至21时（北京时间8月13日3时6时），通常在最高峰之后，流星的数量会降低50%，但8月14日世界时6时9时所看到的流星数量却是预期最高峰时的2~3倍。在高峰预测的一天半后才发生爆发，这是意外吗？这次爆发的原因目前尚不清楚，但猜测可能是英仙座流星雨的母彗星第109号周期彗星——斯威夫特·塔特尔彗星（109P/Swift-Tuttle），在许多世纪前穿越内太阳系时留下彗星碎片细丝的结果。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：MeteorNews

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： ★★

8月19日12时发生火星合水星，火星在水星北方0.08度处。从地球中心向外看，当火星和水星的赤经经度相同时，称为「火星合水星」，通常是这两颗行星比较接近的时候。当天水星的亮度约-0.5等，火星1.8等，但水星及火星在这个时节非常靠近太阳，所以必须要在日落后才可见两颗星非常靠近地平线处，若民众想要看见这两颗星，最佳观赏时间为日落后到19时之间，找西方地平线约0度至8度仰角天空无遮蔽处即可观赏。

火星、水星于8月19日日落后见于西方。以上示意图由Stellarium软体产生。

火星和水星的距离在当天下午日落时，已拉远至0.3度，大约是0.6个满月大，除了直接观赏外，若使用双筒望远镜观看，则可以看到火星和水星一红一白的同框画面！（编辑/台北天文馆技佐许晋翊）

发布单位：香港天文学会

2021年8月19日（星期四）12时09分31.0秒，火星合水星，火星和水星同时在赤经10时58分10.90秒相合，火星在水星正北面0.080358度。
2021年8月19日（星期四）11时17分51.0秒，火星和水星最小角距，两星相隔0.07081度。

火星和水星最小角距時：
火星视直径3.6角秒，光度+1.8等，光照面99.2%；
水星视直径5.2角秒，光度-0.5等，光照面86.8%。

2021年8月19日12时09分31.0秒，火星合水星情况。Credit: SkySafari

【名词解释】

「合」conjunction是方位天文学（positional astronomy）的一个名词，它有日心和地心的分别。从地球观测，是用geocentric，它的定义是：the time of conjunction of the planets are those at which the different between apparent geocentric longitudes of the planets is zero degree。一般的说法是这两个天体在天球上有相同的视赤经。

但是对太阳系内的天体而言，因为「合」的天文现象是从地球观看，所以是以地心经度计算， 故此「合」的定义是两个天体的视地心经度（apparent geocentric longitude）相同，而视地心经度相同亦简单地称为赤经相同。

基本上两星相合，角距超过6度的合不预报，并不等于不出现，只是很多人误会合等于最接近。

赤经相合和黄经相合并不相同，不是两颗行星最接近的时刻，民众最有兴趣的其实是最小角距，即是两颗星最接近的时间。在大多数情况最小角距会出现在赤经相合或者黄经相合一日之内，但有极端情况最小角距和两星相合时间相差可以长达十六日。

「最小角距」appulse的定义是：两颗天体它们的中心角距在特定时间相距最小。严格来说九成以上的最小角距天象都不是赤经或者黄经相合。

【补充资料】

在天象中，合是以视直径小的天体合视直径大的天体。例如：水星上合日、木星合月、火星合金星。要注意是当水星视直径（4.5”-13”）大于金星（9.7”-66”）时，就会是金星合水星，否则是水星合金星。

行星在合恒星、星云、星团、星系这些固定天体时，必定是移动天体去合固定天体，而非固定天体走去合移动天体。

（香港天文学会余惠俊）