天圓地方化蒼穹_萬象天文社: 單元8 朔日食(日月地)與望月食(日地月)

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上課講義：http://etfamily.tp.edu.tw/miaoni/volunteer?n=docvew&i=1157

2009-07-22公視晚間新聞(日食奇景8:23展開太陽現缺口)

一、 甚麼是日月食?
日月食總是發生在當月亮、太陽及地球在同一條線上的時候,，大部分的人一定見過月食，當一輪滿月慢慢通過地球的陰影中，很容易就能看到月亮由盈到虧，又由虧轉盈。由此可知，這一定是發生在太陽與月亮是分別在地球的兩端。相較於月食那種淡雅的美，日食的壯觀，是無可比擬的。日食發生在當新月時期，當月亮經過太陽與地球的中間時，月亮遮住了太陽，造成太陽出現盈虧，白晝忽然變為陰森夜色籠罩。

由上圖，可以很容易看出地球、月亮與太陽的方位，由於地球的軌道面與月球的軌道面有約5度夾角，日照的方向會隨著地球與太陽的相對位置改變而不一樣。先來看看這樣的相對位置，很容易就可以看出為什麼一定是要滿月才會發生月食，因為之前說過月食一定是月亮與太陽在地球的兩端，月亮才會被地球的影子擋住，這樣的情況會發生，只有在月亮的遠日點，也就是滿月的時候，才會有月食。反之，日食一定發生在新月，因為這時候月亮陰影才有可能會投射在地球表面。並非每一次的新月都會發生日食，因為由於幾何方位的關係，大部分時候，月亮的陰影都不會略過地球，而是在地球的上方或是下方，而發生日食的地方，需要在月亮的新月時間，恰巧是通過月亮軌道與黃道面夾角的地方，而這種timing並不是每個月皆如此，因為日、月、地的相對位置也很重要。

: 2010年1月15日日食

臺灣台北可見日食時刻:http://www.eclipse.org.uk/eclipse/0132010/T_aipei_Taiwan_2010Jan15.png

2010年1月15日台灣台北日偏食(若無畫面，請按檢視，並重新整理)

http://www.eclipse.org.uk/eclipse/0132010/T_aipei_Taiwan_2010Jan15_anim.gif

二、 日食的種類
日食主要有日全食、日偏食及日環食三種。日食發生的原理是地球上的局部地區被月影所遮蓋而造成的。日食必發生在朔日，即農曆的初一。因該日適逢日月同經，同時太陽與月球位於黃道、白道交點附近（距離不超過十八度）才會發生日食。又因太陽比月球的直徑大四百倍，因此在月球的背光面會形成一個圓錐狀的黑影，這個錐影稱為本影，在地球上本影錐中的觀測者都見不到太陽，稱之為全食。

而在本影四周範圍較大的反向圓錐形陰影稱為半影，半影區域中只能見到不同程度的日偏食，在半影之外的地區則一切如常看不到交食，當月球離地球較遠時，看起來月輪比日輪小，不能把整個日輪遮住，即月球本影的錐頂位于地面上空，本影延伸出的倒向圓錐稱偽本影，偽本影落在地面上，在偽本影內的觀測者，看到黑暗的月輪周圍繞著一圈明亮的光環，這叫做日環食，也稱為金環食。


日全食	日偏食	日環食

三、 月食的種類
月食也是天象交食的一種。它發生在“望”的時候，約農曆的十五或十六。因陽光受地球阻擋，在地球的背光面所產生長長的圓錐形陰影，我們稱之為本影，在本影四周較大但較淡的反向圓錐形陰影稱為半影，當月球運行到與太陽經度相差180度時，亦即地球介於日、月之間，若月球到達黃道與白道的交點附近時會進入陰影區內，由於月面無法反射陽光，因此產生月食現象，若整個月球都在本影區內稱月全食，若僅局部被地影遮掩，則僅能見到月偏食。又由於地球的直徑大約是月球的四倍，所以在月球軌道上地球本影的寬度仍然相當於月球直徑的二‧五倍，顯然月球軌道上的地影直徑永遠大於月球，因此月食只有月全食和月偏食兩種。雖然沒有環食，但卻有半影月食。若月球只進入半影區，則稱半影月食，由於此時月面反射陽光量較平常減少不多，因此月食現象並不明顯，用肉眼觀測不易辨識到月面亮度的變化。

四、 日食時的現象觀察
當日食發生的時候，正是那些平常被太陽光輝所掩蓋的現象現身的時間，想想看平常甚麼是你常常會聽到，可是卻從來不曾見過的啊？

1.日珥：在太陽的邊緣還常常可以看到紅色火焰狀氣體，稱為日珥，它有各種不同的形狀如火舌、拱橋、噴泉等，且大小不一，通常高度可達數萬至數十萬公里。這些噴射狀火焰，在平日是無法用肉眼觀察的，只有當月掩日輝的時刻，才是這些壯觀場面上場的時機。

2.日冕：在太陽的最外層大氣會形成一圈光環圍繞著太陽，這就是我們熟知的日冕。

46年ぶりの皆既日食・太平洋上

3.色球層：除了黑子外，整個太陽表面佈滿明亮斑點的米粒組織，米粒的形狀和光度經常在變，平均壽命為 8分鐘。

4.Shadow band：在日全食開始時，在明亮的地面會出現一條10-15cm寬，相距1米、明亮相間的帶狀區，其成因為太陽光因為地球不規則的大氣層折射而成的。

5.Baily's beads(貝利珠)：
這是一種在日全食即將生光前出現的現象，在被掩的太陽邊緣外出現一串亮珠似的移動光點，可能的成因是由於月亮邊緣山谷之間日光隱現而成。1836年，由Francis Baily首先描繪及討論此一現象，而得名。

Baily's Beads at second contact, exposures spaced approximately 1.5 seconds apart.

6.行星及恆星的觀測：
事實上，太陽的存在對有些觀測是超大的光害，所以當日全食這短短的幾分鐘，是某些觀測才能進行的重要時間，想想看，在短短幾分鐘可以用肉眼看到行星、亮的恆星，所以這時候水星、及金星觀測也是重頭戲。

五、 月食時的現象觀測
1.古銅色之月：
即使是在食甚之時，月亮也不會完全隱沒不見，而是成了橙紅或淡灰光輝的圓面，這是由於日光經由地球大氣的折射，而照射在被食的月面上的反光，這些反光的顏色與亮度隨當時大氣的情況而變化。地上的雲層有可能遮住這些折射光線，使得月面黑暗或甚至完全不見。

2.冷波：
由於日光被地球遮住，所此時月面上會因為溫度驟降，而有一種『冷波』通過月球表面，其實，這是因為溫度降得太快，能量散失傳遞的一種現象，例如：較高的山就比周圍區域冷卻較慢。

近期內的日月食

日食
2001 JUN 21, Atlantic Ocean, Southern Africa
2002 DEC 4, Southern Africa, Indian Ocean, Australia
1997-2035時間表
月食
2001 Jan 9 (TLE, 1hr 2min) -- Africa, Europe, Asia
1997-2006時間表

Solar Eclipses of 2010(民國99年日食)
Annular Solar Eclipse of 2010 Jan 15	Total Solar Eclipse of 2010 Jul 11
Special web page for the Annular Solar Eclipse of 2010 Jan 15(日環食)	Special web page for the Total Solar Eclipse of 2010 Jul 11(日全食)