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2019/2/19 今年最大满月,百年难遇的元宵满月

  2019/2/19由于月球在17:03通过今年离地球最近的近地点,地心至月心距离356760.688公里,使2/19午夜23:54的满月成为今年最大满月,地心所见的视直径仅33角分28.5角秒,比9/14的12:33今年最小满月视直径29角分24.3角秒,大了约13.9%(大约相当于新台币1元和5元硬币的大小差异),亮度更比最小满月亮了30%左右。不过时值台湾地区几乎在午夜时分,月亮几乎要跨越中天子午线、仰角最高之时,所以加上地球半径之后,在地球表面的台北地区更靠近月球,台北地区至月心仅有350605.288公里,使台北地区所见之满月视直径更大,达34角分4.3角秒。

  这日恰好逢农历元月十五元宵节,对台湾地区而言,自20世纪起,就没发生过元宵恰逢当年最大的满月,下一次则将发生在2081年2月23日!

  「月上柳梢头,人约黄昏后」(欧阳修《生查子·元夕》),元宵节从傍晚至隔日清晨,整晚均可观赏月亮,不过今年真正的满月时刻是在23:54,所以愈接近午夜时分,月亮愈圆且愈大,满月时刻过后的月亮开始变小也愈渐不圆。不过,其实以人眼是无法区别出这些微的差别的。不过满月时刻发生时,对台北地区而言,月球并不真的在正天顶,而是在天顶偏南约2度的位置,所以看到的满月并不是真正「满」的,相位只有0.999,在月亮边缘有0.1%是没有反射到阳光的暗影处;不过当然,以人的眼睛而言,还是分辨不出来这0.1%的差异的。所以,别计较太多,专心赏月就好!

  欣赏最大满月无须任何工具,只需找个看得到月亮的地方,以肉眼欣赏月亮就好。拍摄月亮也很简单,将相机以三脚架固定后,建议开启「自拍」功能,按下拍摄钮即可。拥有望远镜设备者,可透过望远镜放大拍摄,效果更赞。

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图说:2019年最大满月和最小满月比较示意图。

为何满月有大有小?

  影响地球上所见月球视直径大小的原因主要有四项,分别为:(1)月球远近、(2)满月时刻相对于观测地的时间、(3)大气效应与(4)月亮错觉。前三项基本上是真实的影响,最后一项顾名思义则非。对台湾地区而言,今年的最大满月的主要原因是第(1)项和第(2)项:

(1)月球远近

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图说:椭圆形的月球轨道,使地球上所见的月球大小不一样。

  月球绕地球公转的轨道是椭圆形,平均大约每27.3日绕地球一周,地球在其中一个焦点上。在每一圈的轨道绕行过程中,都会有一个时刻最接近地球,称为「近地点」;此时月球与地球的距离约在35~36万公里上下,这个距离每次并不相同,或多或少,这是因为月球受到地球与太阳及其他行星等天体引力的扰动效应的结果。同理在轨道上,最远离地球的位置则称为「远地点」;远地点的距离约在40~41万公里左右。

  月球绕地球的公转轨道是椭圆形,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。月球近时所见视直径较大,远时较小。由于每14个满月的天数差不多与每15次月过近地点相当,正确来说是每1年1个月又18天会重逢一次,所以约每13-14个月会碰到一次近地点满月,此时通常是当年视直径最大的满月,有时被戏称为「超级满月(supermoon)」;常最大满月前后一个满月的视直径仅比最大满月小一点,所以超级满月大致是连三个满月;最小满月亦然。不过由于每次近地点距离不一,因此这样的近地点满月的视直径也不相同,所以每年的最大满月其实也不一样大。

(2)满月时刻相对于观测地的时间

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图说:地球上不同地点与月球的距离差异。

  「望」或「满月」时刻乃是以地心、月心与太阳中心三者的位置来计算的,以地球中心为中心,月球中心和太阳中心的经度相差180度的瞬间。

  由于地球是个球体,半径约6400公里,如上图,在地球上不同地点与月球的距离其实不尽相同,A点与C的差异就达地球直径(约12800公里),相当于平均地月距离(地心到月心的平均距离)384,400公里的3.3%之多呢!

  因此,如果满月时刻发生时,观测地点恰在背对太阳、面对月亮的「夜晚侧」,那么观测地和月球之间的距离,会小于月心到地心的距离;距离缩小,意味着所见的满月视直径变大,如同轨道位置远近造成的效果一样。

(3)大气效应

  地球大气层并不是均匀分布,总体来说,大气密度由地面向上空递减。而光线穿过密度不同的大气时,会被偏折,即所谓的「折射」,密度差异愈大者,被偏折的角度愈大。因此,当天体接近地平面时,天体所发出的光被偏折的程度,会比天体接近天顶时还要多。

  除了密度之外,其实大气压力、温度和湿度等,也都会影响大气折射效应的程度。因此在某些大气状况下,大气会类似放大镜一样,使所见的月球盘面会比真正的还大一些;尤其是愈接近地平面的时候,这种效应会愈大。

(4)月亮错觉

  月亮错觉是个「虚假」的效应,纯粹是心理作用问题,会觉得靠近地平面附近的月亮,看起来比天顶附近的月亮还大。这种错觉,其实对于太阳也适用。

  目前较为人接受的一种解释,认为是因为靠近地平面附近时,因有地面有距离比较近的景物或建筑等,可供与距离比较远的月球作为比较,而天顶附近则没有,人类大脑企图修正这种距离产生的影响,反倒修正错了,成为一种错觉。其实不妨拿一个10元硬币(新台币),在月亮刚升起不久,以及月亮比较接近天顶时来比较,将会发现其实月亮几乎是一样大的,不若眼睛所见似有差异。

十五月亮十六圆

  今年的最大满月恰恰发生在农历十五。理论上,满月可能发生在农历十四、十五、十六与十七日。统计后发现以农历十六日所占比例最高,达50%;十五日的40%次之,十七日则约10%,十四日者很罕见。所以古人说的「十五月亮十六圆」并非空话,可是有科学数据支持的呢!

2019/2/19 海王星合水星

  当从地球中心向外看,海王星和水星的赤经经度相同时,称为「海王星合水星」,通常是这两颗行星比较接近的时候。而海王星很暗,亮度只有+8.0等,通常要利用5~8公分以上的望远镜才能观察,所以当它在比较明亮的行星或恒星旁的时候,就可以借机寻找观察它。

  2019/2/19的19时海王星合水星,地心所见的海王星位在水星以南仅0.77度的地方。本来两星这么近的距离,是非常好观察海王星的机会,但是因为水星和海王星的仰角很低,日落后的仰角在10度以下,受到夕阳暮辉的影响,即便水星亮度是-1.0等,也很难观察到,遑论是+8.0等的海王星,所以不建议观赏。

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水星西大距

  水星和金星绕太阳公转的轨道在地球内侧,故有内行星之称。 从地球观察这两颗内行星,常在太阳左右,仅能在清晨日出前或傍晚日落后的短暂时间看到它们,故这两颗行星又有「晨星」或「昏星」之称。

  而当水星或金星来到「大距」位置时,也就是太阳-水星或金星-地球成直角三角形,且水星或金星位在直角位置时,在地球所见的水星或金星离太阳的角距离也是最远、最适合观察它们的时候。 当内行星在太阳以东的大距位置时称为「东大距」,可见于傍晚的西方低空;当在太阳以西的大距位置时称为「西大距」,可见于日出前的东方低空。

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2018年日出时所见水星方位仰角图。取自2018天文年鉴

  水星在2018年1月2日的3:58达西大距位置,水星在太阳以西约22.7度,这是今年度内,水星4次西大距中的第1次,但却是4次中日出前仰角最低的1次,日出前可见的仰角高度约10-15度,视亮度约-0.4等。 但因仰角不高,易受晨曦和地平附近大气影响而显得没那么亮,建议利用双筒望远镜协助观赏。

  由于水星绕太阳公转的轨道比较椭圆,因此即使到本次西大距的位置时,望远镜下所见的水星是呈现比半圆形再稍微凸一些的形状(相位0.64,即亮面比例为64% ),而非半圆形;视直径约仅7角秒,望远镜中已可分辨出不是星点状,而是有面积的盘状,只不是圆形盘面罢了。

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2018/1/2凌晨5:50,水星所在位置及望远镜下所见的水星外貌示意图。
   以上示意图由Stellarium软体产生。

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并不维持一定;一年当中会有12-13次满月,但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。

  2018年1月2日上午5:49月球过近地点,随后于10:24满月时刻,月心至地心距离356677.754公里,使满月视直径达33.56',不仅是2018年1月间的第1次满月,也是2018年度的最大满月,同时是这每13-14个朔望月周期中最接近月球轨道近地点的满月。但这仅是从地心观点来看;对地表的中国而言,因满月时刻在白天而不可见,到晚上可见月亮时,月球距离已经拉远,使我国所见的月亮与2017/12/3满月相比之下,反而小了一些呢!

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2018年最大满月和最小满月的比较

  可在1/2凌晨6:25月没之前朝西方低空观看月亮,或是在1/2傍晚17:37月升之后朝东边天空观看;其中1/2凌晨天亮前所见的月亮会比傍晚所见的大一点。

  欣赏最大满月无须任何工具,只需找个看得到月亮的地方,以肉眼欣赏月亮就好。拍摄月亮也很简单,将相机以三脚架固定后,建议开启「自拍」功能,按下拍摄钮即可。拥有望远镜设备者,可透过望远镜放大拍摄,效果更赞。

为何满月有大有小?

  影响地球上所见月球视直径大小的原因主要有四项,分别为;月球远近、满月时刻相对于观测地的时间、大气效应与月亮错觉。前三项基本上是真实的影响,最后一项则非。对中国而言,今年的最大满月的主要原因是第一项:

1.月球远近

1478698886741553.jpg  月球绕地球公转的轨道是椭圆形,平均大约每27.3日绕地球一周。 在每一圈的轨道绕行过程中,都会有一个时刻最接近地球,称为「近地点」;此时月球与地球的距离约在35~36万公里上下,这个距离每次并不相同,或多或少,这是因为月球受到地球与太阳及其他行星等天体引力的扰动效应的结果。 同理在轨道上,最远离地球的位置则称为「远地点」;远地点的距离约在40~41万公里左右。

  月球近时所见视直径较大,远时较小。大约每隔13-14个月,会逢一次近地点满月,此时通常是当年最大的满月;不过由于每次近地点距离不一,因此这样的近地点满月的视直径也不相同,所以每年的最大满月其实也不一样大。

  2018年最大满月发生在1/2,是这次14个月周期的最大满月,2017/12/03地心所见的月球视直径为33.38',2018/1/2地心所见的月球视直径为33.51 ',可明显看到比2017/12/3的最大满月还要大一点点呢!

2.满月时刻相对于观测地的时间

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  「望」或「满月」时刻乃是以地心、月心与太阳中心三者的位置来计算的,以地球中心为中心,月球中心和太阳中心的经度相差180度的瞬间。

  由于地球是个球体,半径约6400公里,如上图,在地球上不同地点与月球的距离其实不尽相同,A点与C的差异就达地球直径(约12800公里),相当于平均地月距离384,400公里的3.3%之多呢!

  因此,如果满月时刻发生时,观测地点恰在背对太阳、面对月亮的「夜晚侧」,那么观测地和月球之间的距离,会小于月心到地心的距离;距离缩小,意味着所见的满月视直径变大,如同轨道位置远近造成的效果一样。

  2018/1/2的满月时刻发生在北京时间的上午10:24,相当于左上图的D到C点之间的位置,背对着月球,也比地心到月心的距离远一些,因此本次最大满月的时刻,中国根本看不见,等到中国地区随地球自转到夜晚可以看到月亮的一侧时,不仅已经过了满月时刻,而且地月距离已经稍微拉远。也正是因为这项因素的影响,使得我国所见的2017/12/3的23:47满月时刻视直径达33'58",比2018/1/2的10:25满月时刻地表所见的视直径33'07"还大呢!

3.大气效应

  地球大气层并不是均匀分布,总体来说,大气密度由地面向上空递减。而光线穿过密度不同的大气时,会被偏折,即所谓的「折射」,密度差异愈大者,被偏折的角度愈大。因此,当天体接近地平面时,天体所发出的光被偏折的程度,会比天体接近天顶时还要多。

  除了密度之外,其实大气压力、温度和湿度等,也都会影响大气折射效应的程度。因此在某些大气状况下,大气会类似放大镜一样,使所见的月球盘面会比真正的还大一些;尤其是愈接近地平面的时候,这种效应会愈大。

4.月亮错觉

  月亮错觉是个「虚假」的效应,纯粹是心理作用问题,会觉得靠近地平面附近的月亮,看起来比天顶附近的月亮还大。这种错觉,其实对于太阳也适用。

  目前较为人接受的一种解释,认为是因为靠近地平面附近时,因有地面有距离比较近的景物或建筑等,可供与距离比较远的月球作为比较,而天顶附近则没有,人类大脑企图修正这种距离产生的影响,反倒修正错了,成为一种错觉。其实不妨拿一个1元硬币,在月亮刚升起不久,以及月亮比较接近天顶时来比较,将会发现其实月亮几乎是一样大的,不若眼睛所见似有差异。

十五月亮十六圆

  今年的最大满月发生在农历十六。理论上,满月可能发生在农历四十、十五、十六与十七日。统计后发现以农历十六日所占比例最高,达50%;十五日的40%次之,十七日则约10%,十四日者很罕见。所以古人说的「十五月亮十六圆」并非空话,可是有科学数据支持的呢!

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观测的天象方式:目视【肉眼可直接观赏】、需以双筒望远镜辅助观赏、以口径10公分(4吋)以上的天文望远镜观赏、可拍照;

观测时间及位置:整夜可见,入夜后不久东方,天亮西;

可见的地理位置:全国;

天象的观赏价值:★★☆;

月光的影响程度:无影响;

阳光的影响程度影响。

  月球绕地球的公转轨道是椭圆形,地球位在椭圆形的其中一个焦点上。这使得月球和地球之间的距离有远有近,其中离地球最近的位置称为近地点,最远的位置称为远地点。从地球上观察,月亮离地球较近时,看起来的视直径比较大;反之,远时看来较小。

  2014/8/11的凌晨1:43,月球通过今年内最接近地球的近地点,月球中心至地球中心的距离约356895.595公里。而在约25分钟之后的2:09,月球又刚好通过「望」的位置,也就是满月的时刻,这使得本次满月视直径达33.47角分,是今年12次满月中最大的一次,比1/16的今年最小满月29.38角分大了4.09角分,大约是13.9%左右。

  比较特别的是,今年最大满月是农历七月十六日,正在中元节的后一天。

  欣赏这个最大满月无须任何工具,只需东方到东南方地平附近没有建筑树林等遮蔽的地方,以肉眼欣赏月亮就好。

  想留下记录者,可以将相机以三脚架固定后,放大到最大,然后开启「自拍」功能,按下拍摄钮即可。拥有望远镜设备者,可透过望远镜放大拍摄,效果更赞。

  不过说实在的,如果不是特别提醒这次的满月是今年最大满月,一般人大概不会注意到这次的满月和其他满月有何差异。所以不需要特地有何准备,也不需要挑选特定时刻,只要是8/10晚上至隔日8/11天亮之前这段时间,在看得到月亮的地方,以平常心来欣赏这个满月就可以啰!想感受月亮错觉者,则得在8/10晚上挑选月升后不久的时间看到月亮的地方来观看,不然等到月亮上升到比较高之处,这种月亮错觉的效应就小多了。


   影响地球上所见月球视直径大小的原因主要有四项,分别为;月球远近、满月时刻相对于观测地的时间、大气效应与月亮错觉。前三项基本上是真实的影响,最后一项则非。

  1. 月球远近

  月球绕地球公转的轨道是椭圆形,平均大约每27.3日绕地球一周。在每一圈的轨道绕行过程中,都会有一个时刻最接近地球,称为「近地点」;此时月球与地球的距离约在35~36万公里上下,这个距离每次并不相同,或多或少,这是因为月球受到地球与太阳及其他行星等天体引力的扰动效应的结果。同理在轨道上,最远离地球的位置则称为「远地点」;远地点的距离约在40~41万公里左右。

  月球近时所见视直径较大,远时较小。大约每隔14个月,会逢一次近地点满月,此时通常是当年最大的满月;不过由于每次近地点距离不一,因此这样的近地点满月的视直径也不相同。

  1. 满月时刻相对于观测地的时间

  「望」或「满月」时刻乃是以地心、月心与太阳中心三者的位置来计算的,以地球中心为中心,月球中心和太阳中心的经度相差180度的瞬间。

  由于地球是个球体,半径约6400公里,如右图,在地球上不同地点与月球的距离其实不尽相同,A点与C的差异就达地球直径(约13800公里),相当于平均地月距离384,400公里的3.6%之多呢!

  因此,如果满月时刻发生时,观测地点恰在背对太阳、面对月亮的「夜晚侧」,那么观测地和月球之间的距离,会小于月心到地心的距离;距离缩小,意味着所见的满月视直径变大,如同轨道位置远近造成的效果一样。

  8/11的满月时刻发生在台湾地区的凌晨2:09,相当于左上图的A~D点之间偏A点处,因此本次台湾地区所见的最大满月也有这项因素的贡献。

  1. 大气效应

   地球大气层并不是均匀分布,总体来说,大气密度由地面向上空递减。而光线穿过密度不同的大气时,会被偏折,即所谓的「折射」,密度差异愈大者,被偏折的角度愈大。因此,当天体接近地平面时,天体所发出的光被偏折的程度,会比天体接近天顶时还要多。

  除了密度之外,其实大气压力、温度和湿度等,也都会影响大气折射效应的程度。因此在某些大气状况下,大气会类似放大镜一样,使所见的月球盘面会比真正的还大一些;尤其是愈接近地平面的时候,这种效应会愈大。

  8/11凌晨最大满月发生时,月亮位于方位角约226.4度、仰角仅约40.2度的位置,仰角高度算中等,大气折射效应的影响不大;但真实情况,必须视当天大气环境而定,无法提前预测结果。

  1. 月亮错觉

  月亮错觉是个「虚假」的效应,纯粹是心理作用问题,会觉得靠近地平面附近的月亮,看起来比天顶附近的月亮还大。这种错觉,其实对于太阳也适用。

  目前较为人接受的一种解释,认为是因为靠近地平面附近时,因有地面有距离比较近的景物或建筑等,可供与距离比较远的月球作为比较,而天顶附近则没有,人类大脑企图修正这种距离产生的影响,反倒修正错了,成为一种错觉。其实不妨拿一个10元硬币,在月亮刚升起不久,以及月亮比较接近天顶时来比较,将会发现其实月亮几乎是一样大的,不若眼睛所见似有差异。

  8/11凌晨最大满月时刻,月球仰角仅约40度左右,因此月亮错觉效应颇小;但若在8/10傍晚月升时分、或是8/11天亮前月落时分观看时,月亮错觉效应就很大。


不是超级月亮,也不是世界末日

  每逢每年的最大满月时,总会有「超级月亮引发世界末日」的谣言出现,不过即使是最大满月,月亮与地球的距离都在一般正常距离内,月亮的大小也在每年可见的正常范围内,所以不会发生「特别接近地球而引起地球灾难、甚至世界末日」之类的事。请勿轻信谣言,更不要成为此类谣言的推动黑手,那是很不道德的行为呢! 

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图片来源:台北天文馆之网络天文馆网站

名词解释:

天体亮度,一般指目视星等,是表示一个天体明亮的指标。肉眼能见的天体极限亮度约为6等,夜空最亮的恒星天狼星约为-1.46等,太阳为-26.7等,满月为-12.8等,金星最亮时为-4.89等哈勃太空望远镜能拍摄到的最暗天体约为31.5等。【数值越小亮度就越亮】

距角是一个天文名词,表示从地球上观察时,天体之间分离的角度。如天体合事件等。

视直径,是表示天体视觉角度大小的指标,月球和太阳视角(视直径)在半度30角分)左右金星10–66角秒(1角分)木星30– 49角秒。【1度等于60角分,1角分等于60角秒】曾“角”叫“弧”。

地心,地球中心。

天文单位(AU)是距离单位,定义为地球在整个轨道上(一年内)与太阳的平均距离。1AU等于149597870公里(=499.005光秒)。

天象所谓天象是指日月星星发生的天文奇观,亦指天空(文)现象。2

参考资料

1.台北天文馆之网路天文馆网站

2.大宇宙百科知识

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