历表:VSOP87/ELP2000-82
编算:高良超

  在日环食中,由于月球无法完全遮蔽太阳,因此也就没有“食既”和“生光”的过程,取而代之的是“环食始”和“环食终”。环食的定义是食分少于1,下限是0.9(日环食最小食分0.915,取0.9作为下限值),低于此数值是“凌”,不称为“环食”。在火星上看,火星卫星不足以遮盖日面,正确名称只有火卫一凌日和火卫二凌日。NASA帖文应该用transit而非eclipse。从事天文科普工作人员必须清楚这些天象的基本定义,否则会造成自相矛盾的情况。

  2024年将有两次月食、两次日食,现分别介绍如下:

一、3月25日 半影月食

见食地区
  这次月食,在非洲西部、大西洋、北冰洋、格陵兰岛、北美洲、南美洲、太平洋、亚洲极东部、大洋洲东部及南极洲可以看到。

2024年3月25日半影月食见食区域
2024年3月25日半影月食见食区域

2024年3月25日月食根数
2024年3月25日月食根数

2024年3月25日半影月食概况
2024年3月25日半影月食概况

2024年3月25日半影月食路径图
2024年3月25日半影月食路径图

二、4月8~9日 日全食

见食地区
  这次日食,全食带从太平洋东部开始,经过墨西哥、美国、加拿大极东南部,在大西洋西北部结束。在太平洋东部、北美洲、南美洲极北部、格陵兰岛、北冰洋、大西洋北部可以看到偏食。

2024年4月8~9日日全食概况
太阳和月亮赤经相合时候的力学时:4月8日18h37m18.953s
见食位置
食象           北京时间    地理经度  地理纬度
偏食始         23:42:12    -143°06′   -14°58′
全食始         00:38:54    -158°32′   -7°49′
食 甚         02:17:18    -104°08′   25°17′
地方视午食 02:36:08    -98°38′    30°38′
全食终         03:55:30    -19°47′    47°37′
偏食终         04:52:20    -36°06′    40°33′
食分=1.0574   γ:0.3431   食延:4m32s   沙罗序列:139   全食带宽:200.3km

2024年4月8日日全食世界见食
2024年4月8日日全食世界见食

2024年4月8日日全食美国见食
2024年4月8日日全食美国见食

美国见食情况模拟图:50.rar

附表1 2024年4月8~9日 日全食路线表.xlsx
附表2 2024年4月8~9日 日全食美国城市见食时刻表.xlsx
附表3 2024年4月8~9日 日全食贝塞尔根数.xlsx

三、9月18日 月偏食

见食地区
  这次月食,在亚洲西部、欧洲、非洲、大西洋、印度洋、格陵兰岛、北冰洋、北美洲、南美洲、太平洋东部及南极洲可以看到。

2024年9月18日月偏食见食区域
2024年9月18日月偏食见食区域

2024年9月18日月食根数
2024年9月18日月食根数

2024年9月18日月偏食概况
2024年9月18日月偏食概况

2024年9月18日月偏食路径图
2024年9月18日月偏食路径图

四、10月2~3日 日环食

见食地区
  这次日食,环食带从太平洋东南部开始,经过智利南部、阿根廷南部,在大西洋西南部结束。在太平洋东部、南美洲南部、大西洋西南部、南极洲大部可以看到偏食。

2024年10月2~3日日环食概况
太阳和月亮赤经相合时候的力学时:10月2日19h09m14.659s
见食位置
食象           北京时间    地理经度  地理纬度
偏食始         23:42:56    -147°19′    16°03′
环食始         00:50:50    -165°33′     8°23′
食 甚         02:45:02    -114°31′    -21°57′
地方视午食 03:08:04    -109°45′    -27°47′
环食终         04:39:00     -37°05′    -49°29′
偏食终         05:46:59     -55°52′    -41°51′
食分=0.9333    γ:0.3509   食延:7m20s    沙罗序列:144    环食带宽:263.6km

2024年10月2~3日日环食区域
2024年10月2~3日日环食区域

附表4 2024年10月2~3日日环食路线表.xlsx
附表5 2024年10月2~3日日环食贝塞尔根数.xlsx

说明:

  2024年的日月食是根据VSOP87/ELP2000-82历表结合日月食理论计算而来,本年一共发生两次月食、两次日食,对于我国来说都是不能看到,届时可以通过网络直播观看。本年日月食地图使用新版日月食计算软件绘制,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,@常金龙,@杨旸,@宗洋等同好的大力帮助,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》

  2024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/2024astronomical_events/


相关资料:

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 ★★

  2023年5月5日至6日发生半影月食,本次半影月食为第141沙罗序列中第24次,台湾地区全程可见。此次半影食始于5月5日23时14分、食甚为5月6日1时22分、半影食终在3时31分。最大半影食分为0.964,全程历时4小时18分钟,月球通过地球半影南方。亚洲、澳洲全程可见,非洲及欧洲可见月出带食,日本北部、新西兰北部可见月没带食。发生月食时,月球位于天秤座。

2023年5月5日至6日半影月食示意图,月球经放大处理。
2023年5月5日至6日半影月食示意图,月球经放大处理。以上示意图由Stellarium软体产生。

  半影月食是指月球仅从地球的半影区通过,但由于半影区还是有部分阳光照射,因此月球看起来与满月无异,仅月面亮度降低使月球变得稍暗一些,也不会出现如月食「红月亮」的现象。

  相较于日食,观看月食简单得多,半影月食没有光害影响的问题,只要月亮没有被云挡住或大楼建物遮蔽之处,都可以透过肉眼观赏此次的天象,但由于肉眼不易分辨其差异,建议使用摄影方法连续记录,方能观察其变化情形。(编辑/台北天文馆赵瑞青)

时间与位置

2023年5月5日半影月食NASA示意图。
2023年5月5日半影月食NASA示意图。

发布单位:香港天文学会

2022年11月8日月全食,不同理论计算出来的时间差异。

食既:
18时16分12秒(美国海军天文台)
18时16分14秒(Herald & Sinnott)
18时16分18秒(紫金山天文台)
18时16分21秒(Chauvenet)
18时16分39秒(美国太空总署 Espenak)
18时16分43秒(Danjon)

食甚:
18时59分06秒(美国海军天文台)
18时59分08.8秒(美国太空总署 Espenak)
18时59分12秒(紫金山天文台)
18时59分13秒(Herald & Sinnott)
18时59分13秒(Chauvenet)
18时59分13秒(Danjon)

生光:
19时41分37秒(美国太空总署 Espenak)
19时41分41秒(Danjon)
19时41分53秒(Herald & Sinnott)
19时41分54秒(美国海军天文台)
19时42分00秒(紫金山天文台)
19时42分02秒(Chauvenet)

复圆:
20时49分03秒(美国太空总署 Espenak)
20时49分07秒(Danjon)
20时49分18秒(美国海军天文台)
20时49分24秒(紫金山天文台)
20时49分25秒(Herald & Sinnott)
20时49分26秒(Chauvenet)

半影食终:
21时56分08秒(美国太空总署 Espenak)
21时56分14秒(Danjon)
21时56分33秒(Herald & Sinnott)
21时57分16秒(紫金山天文台)
21时57分48秒(美国海军天文台)
21时57分52秒(Chauvenet)

最大本影食分:
1.359(Danjon)
1.358 9(美国太空总署 Espenak)
1.361(Herald & Sinnott)
1.364(Chauvenet)
1.364(紫金山天文台)
1.364(美国海军天文台)

今次是月食沙罗周期136第20次月食,起始1210年7月8日,终于2490年8月30日,历经1280年,共有月全食14次,月偏食27次,半影月食31次。

不同机构、不同理论及采用的Δt不同,普通市民不必计较于所谓的“精确时间”。

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。

1501776086779523.jpg
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)

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  月全食的发生必须是月球、地球与太阳排成一直线的时候,此刻月球将进入地球本影区,而形成月全食天象,此时人们所看到的月亮将由亮白色,转变为古铜色。

  2022年5月16日发生的月全食,因为台湾地区不在月食带区域,所以只能透过国外的网路直播观赏这精彩天象。这次的月全食不止引起全球追星族的关注,更吸引了远在太空的露西号探测船(Lucy spacecraft)注意,并进行这次在外太空观测月食的临时任务。这并不是一件容易的事,露西号探测船主要任务是观测主小行星带及木星特洛伊带的小行星,目前仍位于环绕太阳轨道的阶段,距离地球约1亿公里。

露西号探测船轨道示意图
露西号探测船轨道示意图

  为了执行这次月食观测,美国西南研究所(Southwest Research Institute,简称SwRI)的研究团队必须先进行仪器校对,本次使用探测船所携带,高解析度可见光成像仪(L’LORRI)进行观测,在大约三个小时的过程中,进行86次拍摄,每次拍摄曝光时间为1毫秒。从观测影像中可以看见,地球及月球都仅有半边反射太阳光,随着月食的发生,可以明显看见月球随之消失在影像中。因为高解析度可见光成像仪,原始设计在低温的环境中观测,研究团队为了避免仪器过热,因此只进行月食前半段过程的拍摄。

露西号探测船拍摄月全食过程
露西号探测船拍摄月全食过程

  这次从太空进行月食的观测任务,且让地球与月球能同框出现,真是令人叹为观止。同时也可以让科学团队进行研究整合、仪器调整、探测船控制及观测目标的导引等超前准备。(编辑/台北天文馆林琦峯)

资料来源:Science Alert

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  5月16日9时32分至14时50分将发生2022年第一场月全食,也就是月球进入地球阴影而造成的天象。但本次发生时间在台湾地区的白昼时段,此时的月球在地平线之下,因此台湾地区看不见这次月全食!

  本次月全食本影食历时3时28分,全程历时5时18分,而最大本影食分为1.4137。北美洲东部、南美洲全程可见;北美洲西部可见月出带食;非洲、西欧可见月没带食;其余区域皆不可见。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,外媒也爱称为「血月(Blood Moon)」。

  相较于日食,要观看月食简单得多,只要在月食可见地带找个月亮没有被遮敝处直接目视观看即可,若有双筒望远镜或小型望远镜则可以观看到更好的视野。(编辑/台北天文馆赵瑞青)

本次月全食的各阶段发生时间如下:
月全食的各阶段发生时间

月全食

发布单位:香港天文学会

2021年11月19日月偏食,不同的理论计算出来的时间差异。

复圆:
18时47分04秒(美国太空总署 Fred Espenak)
18时47分07秒(Danjon)
18时47分18秒(美国海军天文台)
18时47分26秒(Chauvenet)
18时47分36秒(Herald & Sinnott)

半影食终:
20时03分38秒(美国太空总署 Fred Espenak)
20时03分43秒(Danjon)
20时04分10秒(Herald & Sinnott)
20时05分24秒(美国海军天文台)
20时05分30秒(Chauvenet)

最大本影食分:
0.974(Danjon)
0.9742(美国太空总署 Fred Espenak)
0.976(Herald & Sinnott)
0.978(Chauvenet)
0.978(美国海军天文台)

不同的机构、不同的理论及采用Δt不同,民众不必计较于所谓的“精确时间”。

今次是月食沙罗周期126第45次月食,起始1210年7月8日,终于2490年8月30日,历经1280年,共有月全食14次,月偏食27次,半影月食31次。

发布单位:台北市立天文科学教育馆 观赏方式:以肉眼观赏即可 可拍照 ★★★★★

  2021年台湾地区可见两次月食,首次发生在5月26日,是台湾地区暌违3年能见到的月全食。此次大洋洲、澳洲中部及东部、新西兰全程可见,台湾地区可见月出带食,食分1.016。月球于18时31分升起,食既发生在19时9.4分、生光为19时28.0分。由于月球切入地球本影的北缘,因此全食历时相当短,只有18.6分钟。此外,由于生光时月球仰角才10度,因此要到东方无遮蔽的地点才有机会看到「血月」。

全球月全食可见地区
全球月全食可见地区

  此次月食相当特别,恰巧也是今年最大满月!由于当天月球在9时50分通过近地点,因此19时14分发生满月时,月球的视直径高达33.5角分。所以当天会在东方低空看到又大又红的月亮!月全食恰巧也是当年最大满月的现象相当少见,台湾地区上次能见到是1997年9月,下次则是2033年10月,值得您期待。

月全食

月全食

台湾地区可见的月食

★ 月全食:
上一次:2018年7月28日(月没带食)
下一次:2022年11月8日(月出带食)

★ 月偏食:
下一次:2021年11月19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8日

★ 台湾地区可见最大满月的月全食:
上一次:1997年9月16日
下一次:2033年10月8日

今年最大满月
  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会改变;于是每次满月时,月球会因距离不同造成视直径也不一样。由于月球在26日9时50分通过近地点,月地距离35万7310.96公里,使19时14分的满月成为今年最大满月,视直径达33.5角分,今年最小满月则是发生在12月19日,视直径仅29.1角分。

今年最大满月

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。

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。

1501776086779523.jpg
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/台北天文馆研究员李瑾)

发布单位:香港天文学会

2021年5月26日的月全食,不同的理论计算出来的时间差异

食既:
19时09分24秒(中国科学院紫金山天文台)
19时09分24秒(美国海军天文台)
19时09分29秒(Chauvenet)
19时10分58秒(Herald & Sinnott)
19时11分25秒(美国太空总署Fred Espenak)
19时11分29秒(Danjon)

食甚:
19时18分36秒(美国海军天文台)
19时18分40.3秒(美国太空总署Fred Espenak)
19时18分42秒(中国科学院紫金山天文台)
19时18分43秒(Herald & Sinnott)
19时18分43秒(Chauvenet)
19时18分43秒(Danjon)

生光:
19时25分55秒(美国太空总署Fred Espenak)
19时25分57秒(Danjon)
19时26分47秒(Herald & Sinnott)
19时27分54秒(美国海军天文台)
19时27分57秒(Chauvenet)
19时28分00秒(中国科学院紫金山天文台)

复圆:
20时52分22秒(美国太空总署Fred Espenak)
20时52分25秒(Danjon)
20时52分42秒(美国海军天文台)
20时52分47秒(Chauvenet)
20时52分48秒(中国科学院紫金山天文台)
20时52分49秒(Herald & Sinnott)

半影食终:
21时49分41秒(美国太空总署Fred Espenak)
21时49分43秒(Danjon)
21时50分07秒(Herald & Sinnott)
21时51分11秒(Chauvenet)
21时51分12秒(美国海军天文台)
21时51分12秒(中国科学院紫金山天文台)

最大本影食分:
1.009(Danjon)
1.0095(美国太空总署Fred Espenak)
1.011(Herald & Sinnott)
1.015(Chauvenet)
1.015(美国海军天文台)
1.015(中国科学院紫金山天文台)

不同的机构、不同的理论及采用Δt不同,民众不必计较于所谓的“精确时间”。

计算方法不同,天文历书上计算月食采用传统方法把地球本影和半影的半径增加1/50,其他资料上有的是根据Danjon的方法计算地影的扩大,因此本影食分上两者会相差0.005,半影食分上约差0.026,时间上也就不一致了。

发布单位:台北市立天文科学教育馆 观赏方式:肉眼观赏 可拍照 ★★

  2020年11月30日傍晚将出现2020年第4次半影月食,台湾地区可见月出带食,最大半影食分0.8285,历时2小时53分钟。台北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),台湾地区不可见 15:30
月出 17:02 67.1°
食甚(Greatest) 17:42 71.0° 7.5°
半影食终(P4) 19:55 81.7° 36.1°

本次半影月食遮蔽区
本次半影月食遮蔽区

  半影月食是指月亮从地球的半影区通过。由于半影区还是有阳光照射,月亮看起来与满月无异,仅是亮度降低使月亮变得稍暗一些,肉眼不易分辨差异,以摄影方式比较容易看出变化。本次半影月食发生时,月亮从地球半影南缘通过,由于月亮北半球遍布低反照的月海,地球半影通过前后的明亮变化相对不明显,如下图所示。

2020/11/30半影月食示意图
2020/11/30半影月食示意图

  月亮本身非常容易拍摄,以相机、录影机甚至手机都可以拍出不错的影像,但摄影时最好使用脚架及快门线,以免因影像晃动而模糊。本次半影月食为月出带食,食甚时仰角也仅约7.5度,故观测时需挑选东方地平线无遮蔽处,以免被遮挡而影响观察。

  台湾地区下次可见月食为2021年5月26日的月全食,同样为月出带食,但可以欣赏到完整的本影食过程。详细预报可参考台北天文馆2021年天文年鉴

  台北天文馆也将于当日17时起,于Youtube「台北天文馆」频道进行直播,但月出阶段可能受周边建筑物遮蔽,敬请见谅。(编辑/台北天文馆虞景翔)