历表:VSOP87/ELP2000-82
编算:高良超

  2021年将有两次日食、两次月食,现分别介绍如下:

一、5月26日 月全食

见食地区
  这次月食,在亚洲东部、大洋洲、太平洋大部、北美洲(除东北部),南美洲(除极东部)及南极洲可以看到。中国除西藏极西部、新疆极西部外,其他地区可见月亮带食而出。

2021年5月26日月全食概况

2021年5月26日月全食概况图

2021年5月26日月全食各地见食情况

2021年5月26日中国各地见月食情况.xlsx

二、6月10日 日环食

见食地区
  这次日食,环食带从加拿大南部开始,经过哈德孙湾、巴芬岛、北冰洋,在西伯利亚结束。在北美洲东北部、北大西洋、欧洲、亚洲(除东南部)可以看到偏食。中国西部地区可见日偏食,新疆和西藏部分地区可见全过程,中部可见带食日没,东部不可见日食现象。

2021年6月10日日环食概况
                                                见食位置
食象              北京时间 地理经度 地理纬度
偏食始                16:12:19 -43°51′ 23°38′
环食始                17:54:57 -89°22′ 50°14′
食 甚                18:41:56 -66°45′ 80°48′
地方视午的环食19:01:03 -165°23′ 88°08′
环食终                19:28:41 156°28′ 63°41′
偏食终                21:11:21   94°02′ 41°27′
食分=0.9435 食延=3分52秒 γ=0.9151
环食带宽:527公里 沙罗序列:147

详见2021年6月10日日环食图

2021年6月10日日环食图

2021年6月10日日食,漠河见食过程

中国地方见食

中国地方见食

2021年6月10日日环食中国地方食表.xlsx(简表)

2021年6月10日日环食中国县市预报.xlsx(详表)

2021年6月10日日环食路线.xlsx

三、11月19日 月偏食

见食地区
  这次月食,在亚洲(除极西部)、大洋洲、太平洋、北冰洋、北美洲、南美洲、非洲极西部、欧洲极西北部可以看到。我国可见月亮带食而出。

2021年11月19日月偏食概况

2021年11月19日月偏食概况图

2021年11月19日月偏食各地见食情况

2021年11月19日月偏食各地见食情况.xlsx

四、12月4日 日全食

见食地区
  这次全食,全食带从靠近南美洲的南大西洋开始,经过南极洲,在南太平洋结束。在大西洋南部、非洲极西南部、印度洋、南极洲、大洋洲极东南部以及太平洋南部可以看到偏食。

2021年12月4日日全食概况
                                                见食位置
食象                北京时间 地理经度 地理纬度
偏食始                 13:29:15   -4°51′ -23°18′
全食始                 15:02:49 -51°00′ -53°08′
食 甚                 15:33:28 -46°09′ -76°47′
地方视午的全食15:56:10 -121°29′ -79°01′
全食终                 16:03:50 -134°28′  -67°29′
偏食终                 17:37:29 +148°29′ -46°24′
食分=1.0367  食延=1分55秒  γ=-0.9525
环食带宽:417公里  沙罗序列:152

详见2021年12月4日日全食图

2021年12月4日日全食图

说明:

  2021年的日月食是根据VSOP87/ELP2000-82历表结合日月食理论计算而来,本年一共发生两次日食、两次月食,其中6月10日的日环食,我国的西藏、新疆地区可见偏食,中部可见带食日没,东部不可见日食现象。本年日食图取自国台日食计算器,月食概况图则由月食计算软件绘制,由于计算方法的不同,可能会与其他资料值差1~2秒。同时对@张雷、@金龙鱼、@杨旸等同好的大力帮助,在此一并表示感谢。

  月食概况载半影食始、半影食终及初亏、食既、食甚、生光、复圆时的北京时间。月亮进入地球半影以后,月面光度看不出有显著变化,月亮开始进入本影的瞬刻是偏食的开始,叫做初亏。月亮完全进入本影的瞬刻是全食的开始,叫做食既。月亮中心和地影中心的相距最近的时刻,叫做食甚。月亮开始离开本影的瞬刻是全食的终了,叫做生光。月亮完全离开本影的瞬刻是偏食的终了,叫做复圆。食分(食甚时月亮边缘深入地影的距离和月亮直径之比)。月食时凡能看到月亮在地平线上的地方都可以看到月食,各食象的时间各地所看见的都是一样。

  如果要确切地知道某地是否可以看到月食,应先计算该地的月出、月没时刻,再看初亏、复圆间月亮是否在地平线上来决定。

  月食概况又载半影食始、初亏、食既、生光、复圆、半影食终时候半影及本影和月亮切点的方位角(从月面正北点向东算起),半影食始、初亏、食既、食甚、生光、复圆、半影食终时地球上见月亮正在天顶的地点的经纬度。

  日食概况载日食起迄时刻和见食地点。

  偏食始表示月亮半影锥轴初次和地面相切的时刻,就是地面最先看到初亏的时刻,并列出切点的经纬度。

  中心食始表示月亮本影锥轴初次和地面相切的时刻,并列出切点的经纬度。

  地方视午(或视子夜)的中心食表示太阳和月亮赤经相合的时刻,并列出月影锥轴与地面交点的经纬度。

  食甚表示日食食分最大的瞬刻,并列出经纬度。

  中心食终表示月亮本影锥最后和地面相切的时刻,并列出切点的经纬度。

  食分(日偏食)某地观测者所看到的太阳被月亮遮盖的分数。食分的大小是日面直径被遮盖部分与日面直径的比值。

  偏食终表示月亮半影锥轴最后和地面相切的时刻,并列出切点的经纬度。

  贝塞尔根数供精密计算日食时刻之用,它的几何意义如下:
  假设一个平面通过地心,和月影锥轴相垂直,也就是和日月中心的连线相垂直,这平面叫做基本面,以地心为原点,基本面和赤道面的交线为X轴,向东为正。以在基本面上和X轴相垂直的直线为Y轴,向北为正。和基本面相垂直的轴为Z轴,向月亮方向为正。坐标以地球赤道半径为长度单位。
  X,Y是月影锥轴和基本面交点的坐标。
  d,μ是Z轴的方向;d是Z轴和赤道面的交角,μ是Z轴自历书子午圈算起的时角。
  L1,L2是半影锥及本影锥在基本面上的半径,以地球赤道半径为长度单位。L1恒为正值,L2和本影锥顶的z坐标同号。本影锥顶在基本面后面时,L2为负值,可以看到全食;本影锥顶在基本面前面时,L2为正值,可以看到环食。在极少数情况下L2在基本面上为正值,而在地面为负值,可以看到全食。
  f1,f2是半影锥和本影锥的半顶角。

致谢
  (1)本章日食的数据是采用下列文献中的日食公式计算:
  Hermann Mucke and Jean Meeus,Canon of Solar Eclipses,-2003 to +2526,Astronomishes BÜro,Vienna,Austria,1983
  (2)本章的日食的贝塞尔根数及月食计算是采用下列书籍计算:
  Explanatorysupplement to the astronomicalalmanac及《日月食计算》

  2021年的天象预报资料,可在“有趣天文奇观”网站下取得,欢迎多加利用!
https://interesting-sky.china-vo.org/category/year/2021astronomical_events/


相关资料:

发布单位:台北市立天文科学教育馆 观赏方式:☆

  2020年7月5日将迎来2020年第3次半影月食,不过此次月食台湾地区不可见,仅美洲与西非地区全程可见,最大半影食分为0.380,历时2小时51分钟。

半影月食全球概况

半影月食全球概况

  所谓半影月食是指月球从地球的半影区通过,由于半影区还是有阳光照射,月球看起来与满月无异,仅是亮度降低使月球变得稍暗一些,肉眼不易分辨差异,但以摄影方式就很容易看出变化。若正好在可见区域,不妨尝试观测看看。(编辑/台北天文馆王彦翔)

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 ★★

  2020年6月6日凌晨将迎来2020年第2次半影月食,非洲东部、东欧、西亚及中亚地区全程可见,最大半影食分为0.593,历时3小时23分钟。台湾地区所见各阶段发生的时间、仰角、方位等讯息,请参考下表与下图。

阶段名称 时间 方位角 仰角
半影食始(P1) 01:43.5 213.3° 35.2°
食甚(Greatest) 03:25.1 232.5° 19.8°
半影食终(P4) 05:06.5 245.1° 00.7°

本次半影月食遮蔽区
本次半影月食遮蔽区

  所谓半影月食是指月球从地球的半影区通过,由于半影区还是有阳光照射,月球看起来与满月无异,仅是亮度降低使月球变得稍暗一些,肉眼不易分辨差异,但以摄影方式就很容易看出变化。不过由于这次半影月食发生时,月球从地球半影北缘通过,这使得比较接近地球本影的月球南端(第谷坑一带)会在食甚前后变得比较暗,肉眼也能看得出来这样的明亮变化,不妨来挑战看看。如下图,但本次半影月食变得较暗的位置会在月亮的下方,月球影像偏下方最亮的圆点就是第谷坑。

半影月食照
半影月食照

  月球本身非常容易拍摄,以相机、录影机甚至手机都可以取得不错的影像,事先提醒:摄影设备最好利用脚架固定并以快门线进行拍摄,以免因为影像晃动而模煳。此外,本次半影月食发生时,月球是由偏南位置逐渐沉入西南方地平线下,故观测时需挑选南方至西方无遮蔽物的地点,以免月球被遮蔽物挡住而无法全程观察,尤其是在接近结束时,几乎与地平线相叠。

  本次的半影月食转播将会于天文馆影片频道上进行,其中由于第一观测室仰角的限制,在半影月食食甚后不久即会被天文馆附近的建筑物遮蔽,故仅能转播至该时段,敬请见谅。(编辑/台北天文馆许晋翊)

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 ★★

  2020/1/11凌晨将开启2020年连续4次半影月食的第1次,非洲、欧洲、澳洲与亚洲(含台湾地区)全程可见,最大半影食分为0.92,历时4小时8分钟。台湾地区所见各阶段发生的时间、仰角、方位等讯息,请参考下表与下图。

阶段名称 时间 方位角 仰角
半影食始 01:05.7 266.3° 73.8°
食甚 03:10.0 277.5° 46.5°
半影食终 05:14.4 286.4° 19.8°

2020/1/11半影月食,月球通过地影轨迹示意图。

  所谓半影月食是指月球从地球的半影区通过,由于半影区还是有阳光照射,月球看起来与满月无异,仅是亮度降低使月球变得稍暗一些,肉眼不易分辨差异,但以摄影方式就很容易看出变化。不过由于这次半影月食发生时,月球从地球半影北缘通过,这使得比较接近地球本影的月球南端(第谷坑一带)会在食甚前后变得比较暗,肉眼也能看得出来这样的明亮变化,不妨来挑战看看。如下图,但本次半影月食变得较暗的位置会在月亮的下方,月球影像偏下方最亮的圆点就是第谷坑。

台北天文馆拍摄之2009/2/9半影月食。Credit:台北天文馆。

  月球本身非常容易拍摄,以相机、录影机甚至手机都可以取得不错的影像,只是提醒:摄影设备最好利用脚架固定,相机并以快门线进行拍摄,手机的话可以开启自拍模式,以免因为影像晃动而模糊。此外,本次月食发生时,月球是由天顶偏西位置逐渐西沉,故观测时需挑选西方至西北方没有遮蔽物的地点,以免月球被遮蔽物挡住而无法全程观察。(编辑/台北天文馆张桂兰)

2020/1/11凌晨半影月食,台北地区月球所在天空中的位置示意图。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

  2019/1/21发生在美洲地区的月全食不但是外媒口中的「超级血狼月」(super wolf blood moon),许多观测者还在月面上观察到了难得的闪光事件!

  除了在寒风中欣赏月食的人们,许多人也透过线上直播方式共襄盛举。而在直播的同时,不少人注意到在月球东缘出现黄白色的闪光,随后便有人在社群媒体上猜测是否为一起陨石撞击事件。众多摄影者在月食结束后也回头检视自己所拍摄的影像,陆续有三段记录到该事件的影片发布。

  月闪光是陨石撞击月球所发生的闪光现象。由于月球没有大气层的保护,理论上这类撞击事件应相当频繁,但因为月球反射的太阳光往往掩盖了陨石撞击发出的闪光,使得观察难度变得相当高。西班牙威尔瓦大学(University of Huelva)的Jose Maria Madiedo博士便曾经记录过月闪光事件,但这次是他挑战多年后第一次在月全食时纪录到月闪光。

  为了这次的观测,Madiedo博士将望远镜数量从4支提升到8支,除了做到滴水不漏,同时也能在月食过后透过电脑软体交叉比对闪光是不是摄影机自身造成的杂讯。Madiedo博士也注意到月闪光是在接近食既、月球亮度大幅降低时发生,显示月球的亮度是影响观测的一大主因。

  根据Madiedo博士的初步估计,这次的闪光事件是一颗足球大小、质量2公斤的陨石撞击而成。因为这次的月食引人注目,使得许多人见证了难得的月闪光事件,也因此注意到太空中的威胁并不是遥不可及的。

1548233008670632.jpg
陨石撞击造成月闪光事件 摄影/Jose M. Madiedo

资料来源:New Scientist

发布单位:台北市立天文科学教育馆 观赏方式:vtype_1.jpg 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

  北京时间1/21的11:35~14:51将发生2019年第一场月全食,也就是月球进入地球阴影而造成的天象,半影食分2.1684,本影食分1.1953,共历时5时12分,本影食历时3时17分。美洲、大西洋与太平洋部分地区、冰岛英国与欧洲部分地区全程可见,俄罗斯部分地区、欧洲大部分地区和非洲、西亚与中亚部分地区为月没带食,但发生时间在台湾地区的白昼时段,对台湾地区而言此时的月球在地平线下,所以台湾地区是看不见这次月全食的喔!

  下表是本次月全食的各个过程,时间已换成北京时间:

2019/1/21月全食各阶段发生时间
              时间        备注
P1        
  10:36:30  月球与地球半影接触(外切,半影食始)
U1        
  11:33:54  月球与地球本影接触(外切,初亏)
U2        
  12:41:17  月球完全进入地球本影(内切,食既)
Greatest  13:13:27  最大食(食甚,本次月食的中间点)
U3        
  13:43:16  月球即将脱离地球本影(内切,生光)
U4        
  14:50:39  月球完全脱离地球本影(外切,复圆)
P4        
  15:48:00  月球完全脱离地球半影(外切,半影食终)

  最大满月发生周期为14个月,通常发生在月球过近地点附近时,外媒好称之为「超级满月(supermoon)」;而最大满月前后一个月的满月的大小也仅比最大满月小一些,所以让大家惊艳的大满月通常连续发生3个月。由于2019/2/19将发生今年最大满月(视直径33.49角分)。而1/21的满月发生在13:16,而近12个小时后的1/22凌晨4:00月球通过近地点,这使得地心所见的满月距离357714.618公里,满月视直径则达33.40角分,是2019年次大的。而2019/3/21春分当天的满月,则是今年第3大,视直径33.12角分。

  此外,1月份的满月以嚎叫狼命名的「狼月(Wolf Moon)」,这可能源于早期的盎格鲁 – 撒克逊民族(英格兰成立之前)或日耳曼民族(古欧洲民族)的农历。1月份其他名称:耶鲁节后的月亮(Moon After Yule),旧月(Old Moon),冰月(Ice Moon)和雪月(Snow Moon)。

  而月全食发生时,月球处在地球本影的全食阶段内,因地球大气折射太阳光之故,会使得月球呈现红铜色,外媒也爱称这个为「血月(Blood Moon)」。

  综合之下,这次月全食便成了外媒口中的「超级血狼月」喔!名称看起来超恐怖,不过其实是个美妙的壮观天象呢!

  虽然台湾地区看不见这次月全食,但可以透过网络转播来欣赏:

1547128123748297.jpg

2019/1/21月全食各过程及可见区域示意图。改编自NASA eclipse网站。点击图片可放大观看。

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 ★★★★

影像欣赏:本世纪最长月全食——食甚前的红月亮

  2018/7/28凌晨发生的本世纪月全食,台北地区在云来云去中结束。当红彤彤的月亮,伴随着红彤彤的火星一起出现时,真是让人十分惊艳。好玩的是,当月亮愈来愈接近食甚时刻,除了背景天光渐亮外,深入地影的月球亮度也不高,与始终明亮的红火星相较之下,红月亮的亮度暗到得睁大眼睛仔细瞧才看得到它。不过还是看到了,真高兴呢!以下影像为台北天文馆同仁于第一观测室内拍摄到食甚前的月全食影像,提供给大家欣赏啰!

1532773286197189.jpg

台北天文馆张桂兰、杨晔群于2018/7/28凌晨4:21在第一观测室内拍摄到的食甚前的红月亮。


  有「红色战神」之称的火星于7月27日(周五)13:13达到「冲」的位置,随后于31日最接近地球。这次「火星冲」是自2003年至2035年的32年间距离地球最近,也是火星最大、最亮的一次,比平均大了4倍,是极难得的观察良机。在「火星冲」数小时后,7月28日凌晨将发生今年第二场「月全食」,适逢最小满月,因月球离地球较远,通过地球影子的时间也较长,成为本世纪持续时间最久,全程将近四小时的月食。特别在3:30之后的「全食」阶段,将出现相距不到10度的「红火星」与「赤月亮」同框较劲奇景,大家不妨比较看看谁更红、更亮!

1532531950726720.jpg

2018年7月28日4时,火星和全食阶段的月亮。

2018/7/28月全食

  2018/7/28凌晨的月全食是今年的第二场月全食,沙罗周期第129号,非洲、西亚、印度洋全程可见,我国大部分地区可见月没带食,经历时间共约4小时12分,全食约1小时43.6分,食分1.614。台湾地区可见月没带食,除复圆和半影食终外,其他过程均可见,不妨碍大家欣赏食既至生光阶段的红月亮。其中,各阶段发生时间与月球所在位置如下表。当天4:20也是今年的最小满月,视直径仅28.97角分。在之后的6:05火星合月,地心所见的火星位在月球以南约6.7度的地方,所以随着月食开展,火星和月球彼此间的距离也会愈来愈近喔!

2018/7/28凌晨月全食各阶段时间与位置
    —        时间        位置        说明
                日 时 分 方位角(度) 仰角(度)
半影食始 28 1 13.1 205.2        41.1 月球边缘与地球半影接触,不易察觉。
初亏         28 2 24.2 222.6        32.3 月球边缘与地球本影接触,偏食开始。
食既         28 3 29.9 234.5        21.5 月球恰好完全进入地球本影,全食开始。
食甚         28 4 21.7 241.8        11.8 月球最接近地影中心的时刻。
生光         28 5 13.5 247.8        1.5   月球恰好开始离开地球本影,全食结束。
月没         28 5 25  249           —-  月球上缘沉入地平面下。
备注: 
天文曙光 03:54 — 太阳在地平面下18度,天光开始渗漏,6等星开始消失。
航海曙光 04:25 — 太阳在地平面下12度,可感觉天空变亮。 
民用曙光 04:54 — 太阳在地平面下6度,天色大亮,但太阳尚未显露。 
日出时间 05:19 — 太阳上缘接触地平面,开始可见太阳盘面。

1532532467277044.jpg

2018/7/28凌晨月全食发生时,月球通过地影轨迹示意图。


统计:
★ 月全食:上一次:2018年1月31日(台湾地区可见)
下一次:2019年1月21日(台湾地区不可见)
★ 台湾地区可见的月全食:上一次:2018年1月31日(全程)
下一次:2021年5月26日(月出带食)
★ 台湾地区全程可见的月全食:上一次:2018年1月31日下一次:2025年9月08日

今年最小满月

  月球绕地球的公转轨道是椭圆形,地球在其中一个焦点上,所以地月之间的距离并不维持一定;每次满月时的月球可能在公转轨道上的不同位置,所以每次满月的距离和大小会不一样。约每13-14个满月,其位置恰好在公转轨道的近地点附近,将使得此时地球上所见的满月视直径最大,有时被戏称为「超级满月」。相对地,约每13-14个月,满月位置恰好在月球轨道的远地点附近,则将使地球上所见的满月视直径偏小。

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椭圆形的月球轨道,使地球上所见的月球大小不一样。

  由于月球在27日13:44通过今年离地球最远的远地点,距离406165公里,使28日凌晨04:20的满月成为今年最小满月,视直径仅28.97角分,和今年1月31日第一次月全食恰逢超级满月的状况刚好相反。

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2018年最大满月和最小满月比较示意图。

本世纪最长月全食 

  虽然月球视直径比较小看起来似乎不壮观,但月球比较小,再加上月球几乎从地球本影中心通过,使月球通过地球本影时间比较长,这使得本次月全食食分达1.614,共历时约4小时12分;其中从食既到生光是月球完全进入地球本影而变红的全食阶段,长达1小时43.6分,是21世纪所有月全食中最长的一次呢!(原理请见下方为什么月全食的时间有长有短?一节) 

  月全食观察不需要任何仪器,只需挑选西边地平附近无遮蔽物、看得到月亮的地方,以肉眼即可欣赏,用固定后的手机或一般相机、录影机对准月亮后拍摄也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!

如何观测月食:

肉眼观看

  月全食是所有壮观天象中最容易观察的,因为它发生时间预报误差小,不若太阳般刺眼而对眼睛有危险性,比彗星或行星等大许多而无需动用望远镜才能观察,变化缓慢而不需神经紧绷地深怕错过任何景象,所以观赏月全食很简单,仅需凭借双眼,以最舒服的姿势、轻松观看月亮即可。而本次月全食发生时,我国可见月没带食见,所以只要在西方地平附近视野没有遮蔽的地方,都可以见到红色月亮喔! 

  由于本次月全食发生时,月球是从地影中心稍偏北之处通过,故以肉眼观看时,食甚前后的月球红的颜色比较深,而整个过程的南侧明暗颜色变化会比北方边缘大。面对西方观察时,则是月球左侧的颜色会比右侧还深。

  不过由于是月没带食,在食甚时即已届航海曙光,天空背景明显开始愈来愈亮,在背景天光衬托下,月球的红色会愈来愈不明显,所以食甚之前的观察条件会比食甚之后还好。

1532533284457778.jpg

台北地区可见之2018/7/28月食各阶段所在天空位置示意图。


  本次月全食发生时,月亮位在摩羯座中,附近本无亮星,但恰好逢火星大冲,且火星也在摩羯座中,就在月球以南不远处,可同时欣赏火星大冲、月全食、今年最小满月与火星合月四种平常是分开观察的天象,也颇有趣。 此外,刚过冲的土星则在火星和月球右方、接近地平处的人马座中,此处又是银河最亮、最密集的地方,在食甚之前都可一并欣赏,或什至可尝试在月全食的时候进行星野摄影,通通一起捕捉下来。

1532533599849985.jpg

2018/7/28月全食,食甚时的月球所在位置示意图。

望远镜与描图观测

1532533878829157.jpg  可利用双筒望远镜(7×35或7×50)或摄录影机观察月亮。 面朝东方时,初亏开始前可先注意观看月亮下方边缘的变化;若是利用可追踪的望远镜观察月亮的话,在望远镜的画面中,则需注意月亮的东方边缘(风暴洋一带)的变化。
  如果觉得只做目视观赏,没留下任何记录很可惜,但又不会或无器材进行摄影,那么可尝试用描图与计时的方式来观测。可多复印几张月球表面全图,每隔10~20分钟在图上依观察结果描下月亮被食的程度、位置与颜色变化、光度变化等,以此记录月食发生过程。
  1.色调变化:由于从偏食到全食的阶段中,月亮表面的颜色会不断地变化,可能混杂着棕色、红色、粉红色甚至些许的蓝色,观察颜色变化时可以利用色笔将所见的颜色描绘在图上,尤其是月面中心和月亮边缘的部分要特别留意。
  2.光度变化:可利用20世纪初法国天文学家André-Louis Danjon制订的月食光度标准,如下表,估计月全食食甚时刻的月球亮度(L),L愈小代表食甚时的月球愈暗。若观察到的现象会介在某两个等级间,可记录成2.5或3.4等,只要据实记录即可。
等级 说明
L=0 非常暗的月食,月亮几乎看不见,尤其是在食甚时。
L=1 黑暗的月食,表面带灰色或棕色,月面的细节必须很仔细的观察才能分辨。
L=2 深红或暗红的月食,本影中央特别黑,外部边缘则较亮。
L=3 砖红色的月食,本影边缘较亮或带黄色。
L=4 鲜红色的月食,本影边缘较亮且带蓝色。
  3.接触计时:测定月球边缘或表面环形山等可供辨识的地形,与地球本影接触或分离的时刻。 以目视方式进行这项工作的挑战性很高,因为精确度必须达到0.1秒的资料才有实用价值。 如果要进行这项观测工作,必须事先熟悉月球表面各个地形特征,并了解地影扫过月面的方向,比判定各个地形进入或脱离地影的先后顺序。 这些接触计时的观测资料可以用来验证月全食初亏、食既、生光、复圆的正确时刻。
摄录影
  月全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。由于月全食过程中,月亮明暗变化剧烈,摄影参数需随时视情况调整。无快门线者,可利用脚架或其他物品固定相机后,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糊不清。 所有摄影项目均请关闭闪光灯功能。 

全食星野摄影:

  将相机固定在三脚架上,相机镜头挑选稍广者较佳,于全食阶段将月亮调整于视野中,焦距调好,开大光圈,快门打开曝光10~20秒即可;由于本次全食时间长达50几分钟,使用数位相机者不妨多试几种曝光参数(光圈、快门、感光度等),一定可以拍到不错的照片。若想拍出更多的星星,可调高感光度,或以赤道仪追踪后加长曝光时间;若无赤道仪追踪者,曝光时间过长容易使星点和月亮拖成椭圆形而不够美观。

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月全食星野摄影。2011/6/16月全食,王为豪摄于垦丁。感谢王为豪提供授权给台湾区教学使用。版权归王为豪先生所有,如有需求,请径洽王为豪先生。

月流迹摄影:

  从月食初亏前至复圆后约3.5小时,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,且需先事前估算月亮从开始到结束的位置,将镜头位置调整好,才能在同一影像内容下整个月食过程。

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月全食流迹摄影。2007/8/28 台北天文馆/吴昆臻摄于台北天文馆第二观测室。版权为台北天文馆所有。

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分钟固定开启一次,所以相机必须具有重复曝光的功能或事后以电脑美工软体予以合成;此外,还必须随月亮的亮暗调整光圈大小与曝光时间,详细资料可参考下表。
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月全食间歇摄影,2007/8/28,台北天文馆/洪景川、赵瑞青摄于台北天文馆顶楼。版权为台北天文馆所有。

扩大摄影:

  利用长镜头或天文望远镜,或是摄录相机本身具有缩放功能(zoom)、可将月亮尽可能放大者来拍摄。调整好焦距,按下表曝光值进行摄影即可。

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月全食扩大摄影。2007/8/28 台北天文馆/林琦峰、李瑾摄于台北天文馆顶楼。版权为台北天文馆所有。

地球影摄影:

  使用长镜头(约200mm~500mm)的相机,将其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,并利用重复曝光方式将每隔20-30分钟曝光一次,将月亮拍摄在同一张底片上。这种方式可以拍到月亮进出地球因影的景象,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,以此位置为底片中心。 

月全食和地球本影摄影。2015/04/04,台中一中天信天文台王嘉辉摄。感谢王嘉辉提供授权给台湾区教学使用。版权归王嘉辉先生所有,如有需求,请径洽王嘉辉先生。

月食摄影参考表(以感光度100为主),百分比表示进入地影的多寡。
  月相        间歇摄影             放大摄影
  光圈        快门        f/10- f/15        f/22        f/32        f/45
满月 f/8        1/250秒     1/125秒    1/30秒        1/15秒        1/8秒
初亏 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                        

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」,仍有一部份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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日月食的成因日月食成因示意图

  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「月亮被天狗吃掉了」,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,只有一部份月面被遮,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。


为何月全食的月亮是红色的? 

  当月全食发生时,月亮进入地球本影,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。 

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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亮大小也会不同。
  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。

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  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、月亮大小均相同,则月亮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。 

  本次月全食主要是因为月亮路径几乎是从地影中心经过(上图第一组ab),再加上恰逢月球过远地点,使月球视直径比较小(上图第二组cd),使得从初亏到复圆的月食长度长达108分钟之多,从食既到生光的全食阶段也长达52分钟,皆是本世纪内最长的。

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为主:
         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)

发布单位:台北市立天文科学教育馆 观测方式:vtype_1.jpg vtype_2.jpg vtype_3.jpg vtype_4.jpg ★★★

  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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