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天象預報

2018/07/28 本世紀最長月全食+今年最小滿月+火星合月

2018/7/28凌晨月全食  網路轉播

請見  2018/7/28 月全食網路轉播專頁
 


2018/7/28  月全食

  2018/7/28凌晨的月全食是今年的第二場月全食,非洲、西亞、印度洋全程可見,臺灣地區可見月沒帶食,經歷時間共約4小時12分,全食約1小時43.6分,食分1.614。臺灣地區可見月沒帶食,除復圓和半影食終外,其他過程均可見,不妨礙大家欣賞食既至生光階段的紅月亮。其中,各階段發生時間與月球所在位置如下表。當天4:20也是今年的最小滿月,視直徑僅28.97角分。在之後的6:05火星合月,地心所見的火星位在月球以南約6.7度的地方,所以隨著月食開展,火星和月球彼此間的距離也會愈來愈近喔!

  今年火星衝和月全食發生時間很近,讓「紅火星」和「紅月亮」同框的景象,並不常發生。下一次要再發生臺灣地區可見的同框景象,得等到2044年,屆時在臺北時間2044/3/14凌晨將發生月全食,且與本次相同,為月沒帶食,在復原後沒多久,月亮就西沈了;而2044/3/11剛過火星衝,可惜的是與今年火星大衝相反的,2044年的火星衝是小衝(遠日點衝,2042/2/6)的再下一次,所以火星視直徑只有14角秒而已,比今年的24.3角分小了將近一半呢!而且彼時火星和月球位在獅子座中,月全食發生時,月亮和火星相距約12度,比這次的6-7度還寬了一倍左右。兩個條件都比今年差一些,所以,今年的紅月亮紅火星同框,還是相當難得的喔!
 
2018/7/28凌晨月全食各階段時間與位置
-- 時間 位置 說明
方位角(度) 仰角(度)
半影食始 28 1 13.1 205.2 41.1 月球邊緣與地球半影接觸,不易察覺。
初虧 28 2 24.2 222.6 32.3 月球邊緣與地球本影接觸,偏食開始。
食既 28 3 29.9 234.5 21.5 月球恰好完全進入地球本影,全食開始。
食甚 28 4 21.7 241.8 11.8 月球最接近地影中心的時刻。
生光 28 5 13.5 247.8 1.5 月球恰好開始離開地球本影,全食結束。
月沒 28 5 25 249 ---- 月球上緣沈入地平面下。
備註:
天文曙光 03:54 — 太陽在地平面下18度,天光開始滲漏,6等星開始消失。
航海曙光 04:25 — 太陽在地平面下12度,可感覺天空變亮。
民用曙光 04:54 — 太陽在地平面下6度,天色大亮,但太陽尚未顯露。
日出時間 05:19 — 太陽上緣接觸地平面,開始可見太陽盤面。

2018/7/28凌晨月全食發生時,月球通過地影軌跡示意圖。
2018/7/28凌晨月全食發生時,月球通過地影軌跡示意圖。


2018/7/28凌晨月全食發生時,月球通過地影軌跡示意動畫。

統計:
★ 月全食:上一次:2018年1月31日(臺灣地區可見)
     下一次:2019年1月21日(臺灣地區不可見)
★ 臺灣地區可見的月全食:上一次:2018年1月31日(全程)
            下一次:2021年5月26日(月出帶食)
★ 臺灣地區全程可見的月全食:上一次:2018年1月31日
              下一次:2025年9月08日
 
今年最小滿月

  月球繞地球的公轉軌道是橢圓形,地球在其中一個焦點上,所以地月之間的距離並不維持一定;每次滿月時的月球可能在公轉軌道上的不同位置,所以每次滿月的距離和大小會不一樣。約每13-14個滿月,其位置恰好在公轉軌道的近地點附近,將使得此時地球上所見的滿月視直徑最大,有時被戲稱為「超級滿月」。相對地,約每13-14個月,滿月位置恰好在月球軌道的遠地點附近,則將使地球上所見的滿月視直徑偏小。

橢圓形的月球軌道,使地球上所見的月球大小不一樣。
橢圓形的月球軌道,使地球上所見的月球大小不一樣。

  由於月球在27日13:44通過今年離地球最遠的遠地點,距離406165公里,使28日凌晨04:20的滿月成為今年最小滿月,視直徑僅28.97角分,和今年1月31日第一次月全食恰逢超級滿月的狀況剛好相反。

2018年最大滿月和最小滿月比較示意圖。
2018年最大滿月和最小滿月比較示意圖。
 
本世紀最長月全食

  雖然月球視直徑比較小看起來似乎不壯觀,但月球比較小,再加上月球幾乎從地球本影中心通過,使月球通過地球本影時間比較長,這使得本次月全食食分達1.614,共歷時約4小時12分;其中從食既到生光是月球完全進入地球本影而變紅的全食階段,長達1小時43.6分,是21世紀所有月全食中最長的一次呢!(原理請見下方為什麼月全食的時間有長有短?一節)

  月全食觀察不需要任何儀器,只需挑選西邊地平附近無遮蔽物、看得到月亮的地方,以肉眼即可欣賞,用固定後的手機或一般相機、錄影機對準月亮後拍攝也可以輕鬆記錄這個美麗的天象,是所有壯觀天象中最容易觀察的!
 
如何觀測月食:
  • 肉眼觀看
  月全食是所有壯觀天象中最容易觀察的,因為它發生時間預報誤差小,不若太陽般刺眼而對眼睛有危險性,比彗星或行星等大許多而無需動用望遠鏡才能觀察,變化緩慢而不需神經緊繃地深怕錯過任何景象,所以觀賞月全食很簡單,僅需憑藉雙眼,以最舒服的姿勢、輕鬆觀看月亮即可。而本次月全食發生時,臺灣地區可見月沒帶食見,所以只要在西方地平附近視野沒有遮蔽的地方,都可以見到紅色月亮喔!

  由於本次月全食發生時,月球是從地影中心稍偏北之處通過,故以肉眼觀看時,食甚前後的月球紅的顏色比較深,而整個過程的南側明暗顏色變化會比北方邊緣大。面對西方觀察時,則是月球左側的顏色會比右側還深。

  不過由於是月沒帶食,在食甚時即已屆航海曙光,天空背景明顯開始愈來愈亮,在背景天光襯托下,月球的紅色會愈來愈不明顯,所以食甚之前的觀察條件會比食甚之後還好。

臺北地區可見之2018/7/28月食各階段所在天空位置示意圖。
臺北地區可見之2018/7/28月食各階段所在天空位置示意圖。

  本次月全食發生時,月亮位在摩羯座中,附近本無亮星,但恰好逢火星大衝,且火星也在摩羯座中,就在月球以南不遠處,可同時欣賞火星大衝、月全食、今年最小滿月與火星合月四種平常是分開觀察的天象,也頗有趣。此外,剛過衝的土星則在火星和月球右方、接近地平處的人馬座中,此處又是銀河最亮、最密集的地方,在食甚之前都可一併欣賞,或甚至可嘗試在月全食的時候進行星野攝影,通通一起捕捉下來。

2018/7/28月全食,食甚時的月球所在位置示意圖。
2018/7/28月全食,食甚時的月球所在位置示意圖。

 
  • 望遠鏡與描圖觀測
  可利用雙筒望遠鏡(7×35或7×50)或攝錄影機觀察月亮。面朝東方時,初虧開始前可先注意觀看月亮下方邊緣的變化;若是利用可追蹤的望遠鏡觀察月亮的話,在望遠鏡的畫面中,則需注意月亮的東方邊緣(風暴洋一帶)的變化。

  如果覺得只做目視觀賞,沒留下任何記錄很可惜,但又不會或無器材進行攝影,那麼可嘗試用描圖與計時的方式來觀測。可多複印幾張月球表面全圖,每隔10~20分鐘在圖上依觀察結果描下月亮被食的程度、位置與顏色變化、光度變化等,以此記錄月食發生過程。
  1. 色調變化:由於從偏食到全食的階段中,月亮表面的顏色會不斷地變化,可能混雜著棕色、紅色、粉紅色甚至些許的藍色,觀察顏色變化時可以利用色筆將所見的顏色描繪在圖上,尤其是月面中心和月亮邊緣的部分要特別留意。
  2. 光度變化:可利用20世紀初法國天文學家André-Louis Danjon制訂的月食光度標準,如下表,估計月全食食甚時刻的月球亮度(L),L愈小代表食甚時的月球愈暗。;若觀察到的現象會介在某兩個等級間,可記錄成2.5或3.4等,只要據實記錄即可。
等級 說                 明
L=0 非常暗的月食,月亮幾乎看不見,尤其是在食甚時。
L=1 黑暗的月食,表面帶灰色或棕色,月面的細節必須很仔細的觀察才能分辨。
L=2 深紅或暗紅的月食,本影中央特別黑,外部邊緣則較亮。
L=3 磚紅色的月食,本影邊緣較亮或帶黃色。
L=4 鮮紅色的月食,本影邊緣較亮且帶藍色。
danjon-scale
  1. 接觸計時:測定月球邊緣或表面環形山等可供辨識的地形,與地球本影接觸或分離的時刻。以目視方式進行這項工作的挑戰性很高,因為精確度必須達到0.1秒的資料才有實用價值。如果要進行這項觀測工作,必須事先熟悉月球表面各個地形特徵,並瞭解地影掃過月面的方向,比判定各個地形進入或脫離地影的先後順序。這些接觸計時的觀測資料可以用來驗證月全食初虧、食既、生光、復圓的正確時刻。
 
  • 攝錄影
  月全食攝影基本配備是相機、三腳架與快門線,挑選視野遼闊、沒有路燈等光害干擾的區域,攝影效果會比較好。由於月全食過程中,月亮明暗變化劇烈,攝影參數需隨時視情況調整。無快門線者,可利用腳架或其他物品固定相機後,開啟自拍功能來拍攝,以免因手按壓快門,讓影像晃動而顯得模糊不清。所有攝影項目均請關閉閃光燈功能。
 
  1. 全食星野攝影:
  將相機固定在三腳架上,相機鏡頭挑選稍廣者較佳,於全食階段將月亮調整於視野中,焦距調好,開大光圈,快門打開曝光10~20秒即可;由於本次全食時間長達50幾分鐘,使用數位相機者不妨多試幾種曝光參數(光圈、快門、感光度等),一定可以拍到不錯的照片。若想拍出更多的星星,可調高感光度,或以赤道儀追蹤後加長曝光時間;若無赤道儀追蹤者,曝光時間過長容易使星點和月亮拖成橢圓形而不夠美觀。

月全食星野攝影。2011/6/16月全食,王為豪攝於墾丁。感謝王為豪提供授權給臺灣區教學使用。版權歸王為豪先生所有,如有需求,請逕洽王為豪先生。
月全食星野攝影。2011/6/16月全食,王為豪攝於墾丁。感謝王為豪提供授權給臺灣區教學使用。版權歸王為豪先生所有,如有需求,請逕洽王為豪先生。
 
  1. 月流跡攝影:
  從月食初虧前至復圓後約3.5小時,將快門一直打開曝光,可以記錄月全食的光度連續變化。拍攝月流跡須用廣角鏡頭,且需先事前估算月亮從開始到結束的位置,將鏡頭位置調整好,才能在同一影像內容下整個月食過程。

月全食流跡攝影。2007/8/28。臺北天文館/吳昆臻攝於臺北天文館第二觀測室。
月全食流跡攝影。2007/8/28。臺北天文館/吳昆臻攝於臺北天文館第二觀測室。版權為臺北天文館所有。
 
  1. 間歇攝影:
  類似月流跡攝影,相機與腳架位置固定不動,但快門每隔10~15分鐘固定開啟一次,所以相機必須具有重複曝光的功能或事後以電腦美工軟體予以合成;此外,還必須隨月亮的亮暗調整光圈大小與曝光時間,詳細資料可參考下表。

月全食間歇攝影,2007/8/28,臺北天文館/洪景川、趙瑞青攝於臺北天文館頂樓。
月全食間歇攝影,2007/8/28,臺北天文館/洪景川、趙瑞青攝於臺北天文館頂樓。版權為臺北天文館所有。
 
  1. 擴大攝影:
  利用長鏡頭或天文望遠鏡,或是攝錄相機本身具有縮放功能(zoom)、可將月亮盡可能放大者來拍攝。調整好焦距,按下表曝光值進行攝影即可。

月全食擴大攝影。2007/8/28。臺北天文館/林琦峰、李瑾攝於臺北天文館頂樓。
月全食擴大攝影。2007/8/28。臺北天文館/林琦峰、李瑾攝於臺北天文館頂樓。版權為臺北天文館所有。
 
  1. 地球影攝影:
  使用長鏡頭(約200mm~500mm)的相機,將其裝設在赤道儀或攝星儀上,利用儀器追蹤抵銷地球自轉所造成的星月移動,並利用重複曝光方式將每隔20-30分鐘曝光一次,將月亮拍攝在同一張底片上。這種方式可以拍到月亮進出地球因影的景象,並藉以顯示地影的大小與位置。拍攝前需先估算好食甚時刻月球位置,以此位置為底片中心。

月全食和地球本影攝影。2015/04/04,臺中一中天信天文台王嘉輝攝。感謝王嘉輝提供授權給臺灣區教學使用。版權歸王嘉輝先生所有,如有需求,請逕洽王嘉輝先生。
月全食和地球本影攝影。2015/04/04,臺中一中天信天文台王嘉輝攝。感謝王嘉輝提供授權給臺灣區教學使用。版權歸王嘉輝先生所有,如有需求,請逕洽王嘉輝先生。

月食攝影參考表(以感光度100為主),百分比表示進入地影的多寡。
月相            
光圈 快門 f/10- f/15 f/22 f/32 f/45
滿月 f/8 1/250秒 1/125秒 1/30秒 1/15秒 1/8秒
初虧 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

  月球繞地球公轉的軌道稱為「白道」;跟著地球一起繞太陽公轉的軌道稱為「黃道」。月亮公轉過程中,和地球、太陽的相對位置一直改變,地球上的人們會見到不同形狀的月亮,稱為「月相」或「月亮的相位」。月相變化週期即為農曆(陰曆)的一個月,約29.53天,亦稱為一「朔望月」。

月相變化示意圖。
月相變化示意圖。

  太陽光照射物體時,會在物體背面形成陰影。由於地球是球形,且太陽體積比地球大許多,故地球陰影是圓錐形的,其中深灰色小圓錐稱為「本影」,陽光完全無法抵達;淺灰色大圓錐稱為「半影」,仍有一部份的太陽可以照射到此處。

本影和半影本影與半影示意圖
本影和半影本影與半影示意圖

日月食的成因日月食成因示意圖。
日月食的成因日月食成因示意圖

  我們所見的月光其實是月亮表面反射的太陽光,因此當月亮恰好處在地球的本影中,無法再反射太陽光時,古時人們覺得是因為「月亮被天狗吃掉了」,便將這種現象稱為「月食」。若與月相變化圖比對,可知月亮進入地球本影時,相當於「望(滿月)」的位置,地球會介在月亮和太陽之間,因此只有在滿月時,才可能發生月食。每年可能發生的月全食最多只會有3次,最少則連1次都沒有;但如果連月偏食也計入的話,則一年的月食發生次數可多達5次。

  然而,白道面和黃道面兩者並不重合,而是有個約5°9'的夾角。當月亮在望的位置時,不一定會恰好落在地球陰影中;唯有位在白道面和黃道面的交點(節點)附近時,才有機會形成月食。故月全食發生有2個必要條件:(1為月亮必須在望的位置,(2)月亮必須在白道面與黃道面的交點上,簡而言之,就是月─地─日必須幾乎成一直線。

  因月球位置並不見得會恰好全部落在地球本影中,若月球全部進入地球本影中,則為月全食;若僅從地球本影邊緣通過,只有一部份月面被遮,則形成月偏食;若月球全部位在地球半影中,則為半影月食。半影月食的光度變化非常小,除非用比較靈敏的攝影器材或光度觀測儀器,否則不太容易用肉眼看出變化,所以一般都不做預報。

月食種類、成因及各階段名稱示意圖。
月食種類、成因與各階段名稱示意圖。
 
為何月全食的月亮是紅色的?

  當月全食發生時,月亮進入地球本影,陽光本會完全被地球遮蔽而使得地球上的人們看不見月亮,然而因地球具有大氣層,陽光經地球大氣層的散射與折射後,短波長的藍光被散射掉,長波長的紅光則被大氣層折射至月球表面,因而使月亮呈現紅色。

月全食時的紅色月亮成因示意圖。
月全食時的紅色月亮成因示意圖。
 
為什麼月全食的時間有長有短?

  月全食由食既至生光的全食階段時間長短每次都不相同,主要是受到幾個因素的影響:
  1. 地球繞太陽公轉的軌道是橢圓形的,因此有時比較靠近太陽,有時離太陽比較遠,地球陰影圓錐的大小會隨之改變,反之地球上所見的太陽大小也會隨之不同。
  2. 月球繞地球公轉的軌道也是橢圓形的,所以地球上所見的月亮大小也會不同。
  3. 月全食發生時,如果非常接近地影中心的位置,則月全食的長度也會比一般的長。
影響月全食過程長短的原因。
影響月全食過程長短的原因。上圖中灰色部分表示地球本影,暗紅色部分表示月球,十字線表地影中心。(a、b)假設地影大小、月亮大小均相同,則月亮經過地影的路徑不同,全食總長度便不同。(c、d)假設地影大小相同,所走路徑亦相同,則月球大小不一樣,全食總長度亦不同。(e、f)假設月球大小相同、所走路徑相同,則地影大小不同,全食總長度亦不同。

  本次月全食主要是因為月亮路徑幾乎是從地影中心經過(上圖第一組ab),再加上恰逢月球過遠地點,使月球視直徑比較小(上圖第二組cd),使得從初虧到復圓的月食長度長達108分鐘之多,從食既到生光的全食階段也長達52分鐘,皆是本世紀內最長的。
 
20世紀至22世紀的月食統計與比較

  每年可能發生的月全食最多只會有3次,最少則連1次都沒有;但若將月偏食與半影月食也計入,則一年的月食發生次數可多達5次,最少2次。而每一次月食的狀況也都不相同。下表為20世紀至22世紀的月食統計與比較,日期均以國際標準時UT為主: 
  20世紀
(1901-2000)
21世紀
(2001-2100)
22世紀
(2101-2200)
一年有2次月食的年數 78 78 72
一年有3次月食的年數 15 16 19
一年有4次月食的年數 7 6 8
一年有5次月食的年數 0 0 1(2132年)
月食總次數 229 228 238
全食總次數 81(35.4%) 85(37.3%) 69(29.0%)
偏食總次數 65(28.4%) 57(25.0%) 88(37.0%)
半影食總次數 83(36.2%) 86(37.7%) 81(34.0%)
時間最長的月全食

2000.07.16
(1h46m24s)

2018.07.27
(1h42m57s)
2123.06.09
(1h46m06s)
時間最短的月全食 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)

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