2022/11/8 月全食掩天王星

发布单位:台北市立天文科学教育馆 观赏方式:肉眼观赏 双筒望远镜辅助观赏 需以口径10公分(4吋)以上的天文望远镜观赏 可拍照 ★★★★★

  2022年11月8日的月全食是台湾地区睽违四年以来本影食全程可见的月全食,本次月全食为第136沙罗序列中的第20次。北美洲西部、日本全程可见,东亚、南亚及澳洲可见月出带食,南美洲可见月没带食。

月全食世界地图。

  台湾地区本影食全程可见,月球于17时2分东升,全食历时1时25.7分,自初亏到复圆,历时3时40.5分,食分1.364。在全食期间,还将发生月掩天王星,各地掩入及复出时间略微不同,以台北为例,此次月掩天王星,掩入19时5分,复出19时53分;台中掩入19时3分,复出19时50分;高雄掩入19时2分,复出19时46分。

本次月全食各时间段列表,依各地发生时间可能会有几秒钟的差异。
图说:本次月全食各时间段列表,依各地发生时间可能会有几秒钟的差异。

月全食掩天王星预报图。

资料来源:国际掩星计时协会IOTA。
预报资料来源:国际掩星计时协会IOTA

  以全球的角度而言,月掩行星很常发生,但是能看见某次月掩行星的区域其范围有限,因此以台澎金马地区而言,月掩行星反倒极难看见,以台北为例,上一次及下一次月掩行星都是掩金星,上一次发生于今年的5月27日中午时分,但天公不作美,无法欣赏;下一次则发生于2023年3月24日傍晚,只可见掩入且仰角极低。

  若仅计算月掩天王星,上一次发生在23年前,1999年11月15日;下一次则要再等16年,直到2038年4月12日;若再将月全食的条件纳入,下一次月全食掩天王星要等到4344年8月8日,可以说一生就这么一次,若是错过,即便重新投胎转世20次都没有机会看见。

  此外,由于天王星的亮度较低,一般的月掩天王星为了要拍摄出天王星,曝光时间势必要拉长,但相对的月亮也会变得极亮,唯有在本次的月全食期间,满月的亮度相对降低了99.999%,仅余下地球大气层折射出的红光,因此能借此机会拍到最完美的照片或影像。

如何观测月食?
  观察月全食不需要任何仪器,只需挑选东边地平面附近无遮蔽物、看得到月亮的地方,就可以仅用肉眼欣赏。若能使用脚架固定手机或相机、更可以轻松记录这个美丽的天象,是所有壮观天象中最容易观察的!以下为几种月食摄影方式:

月流迹摄影:
  从月出至复圆期间,将快门一直打开曝光,可以记录月全食的光度连续变化。拍摄月流迹须用广角镜头,且需先事前估算月球从开始到结束的位置,将镜头位置调整好,才能在同一影像内纪录下整个月食过程。

月全食流迹摄影。2007/8/28,吴昆臻摄于台北天文馆第二观测室。
▲月全食流迹摄影。2007/8/28,吴昆臻摄于台北天文馆第二观测室。

间歇摄影:
  类似月流迹摄影,相机与脚架位置固定不动,但快门每隔10~15分钟固定拍摄一次,并事后以影像软体予以合成;此外,还必须随月球的亮暗调整光圈大小与曝光时间。此次月食发生的仰角较低,搭配适当地景拍摄,容易得到不错的结果。

月食过程间隔摄影。
▲月食过程间隔摄影。

2019年夏,月落带食 林永敏摄。
▲2019年夏,月落带食 林永敏摄。

扩大摄影:
  利用相机配合长镜头或天文望远镜,将月球尽可能放大者来拍摄。调整好焦距,配合适当快门摄影。若配合地貌,可用此方法拍摄月出带食的美照。

大雪山月出带食 王志信摄。
▲大雪山月出带食 王志信摄。

地球影摄影:
  使用长镜头的相机,装设在赤道仪或摄星仪上,利用仪器追踪抵销地球自转所造成的星月移动,隔数分钟曝光一次,再事后以软体合成。这种方式可以拍到月球进出地球影的景象,并借以显示地影的大小与位置。拍摄前需先估算好食甚时刻月球位置,以此位置为视野中心。

月全食和地球本影摄影
▲月全食和地球本影摄影 王嘉辉摄。

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」。月球公转过程中,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球,称为「月相」或「月球的相位」。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」。

月相变化示意图。
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。

日月食成因示意图。
日月食成因示意图。

  白道面和黄道面两者并不重合,而是有个约5°9'的夹角。当月球在望的位置时,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)为月球必须在望的位置,(2)月球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。

月食种类、成因与各阶段名称示意图。
月食种类、成因与各阶段名称示意图。

为何月全食的月亮是红色的?
  当月全食发生时,月球进入地球本影,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,因而使月亮呈现红色。

为什么月全食的月亮是红色的?
月全食时的红色月亮成因示意图。

为什么月全食的时间有长有短?
  月全食由食既至生光的全食阶段时间长短每次都不相同,主要是受到几个因素的影响:
  1.地球绕太阳公转的轨道是椭圆形的,因此有时比较靠近太阳,有时离太阳比较远,地球阴影圆锥的大小会随之改变,反之地球上所见的太阳大小也会随之不同。
  2.月球绕地球公转的轨道也是椭圆形的,所以地球上所见的月球大小也会不同。
  3.月全食发生时,如果非常接近地影中心的位置,则月全食的长度也会比一般的长。

影响月全食过程长短的原因。
影响月全食过程长短的原因。

  上图中灰色部分表示地球本影,暗红色部分表示月球,十字线表地影中心。(a、b)假设地影大小、月球大小均相同,则月球经过地影的路径不同,全食总长度便不同。(c、d)假设地影大小相同,所走路径亦相同,则月球大小不一样,全食总长度亦不同。(e、f)假设月球大小相同、所走路径相同,则地影大小不同,全食总长度亦不同。

20世纪至22世纪的月食统计与比较

  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;但若将月偏食与半影月食也计入,则一年的月食发生次数可多达5次,最少2次。而每一次月食的状况也都不相同。下表为20世纪至22世纪的月食统计与比较,日期均以国际标准时UT为准:

         20世纪(1901-2000) 21世纪(2001-2100) 22世纪(2101-2200)
一年有2次月食的年数 78        78         72
一年有3次月食的年数 15        16         19
一年有4次月食的年数 7         6         8
一年有5次月食的年数 0         0         1(2132年)
月食总次数     229        228        238
全食总次数     81(35.4%)     85(37.3%)     69(29.0%)
偏食总次数     65(28.4%)     57(25.0%)     88(37.0%)
半影食总次数    83(36.2%)     86(37.7%)     81(34.0%)
时间最长的月全食 2000.07.16(1h46m24s) 2018.07.27(1h42m57s) 2123.06.09(1h46m06s)
时间最短的月全食 1917.12.28(0h11m58s) 2015.04.04(0h4m43s)  2155.09.11(0h02m36s)
食分最大的月全食 1953.07.26(1.8628)  2029.06.26(1.8436)  2170.05.30(1.8330)
食分最小的月全食 1917.12.28(1.0056)  2015.04.04(1.0008)  2155.09.11(1.0003)

(编辑/台北天文馆技佐许晋翊)

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