2011年12月2日 星期五

916聯課活動浪漫追星社學習單

朔日食(日月地)與望月食(日地月)

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。由右圖,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。

二、 日食的種類
日食主要有日全食日偏食日環食三種。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。
 
三、 月食的種類
月食也是天象交食的一種。它發生在的時候,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。
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、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。
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。 


填充題
12/10將發生11年來臺灣地區全程可見且仰角頗高的           天象,19:32半影食始,20:45初虧,22:06食既,22:32食甚,22:58生光,12/110:18復圓,1:32半影食終,觀測條件極佳。 

六、 辨認星座的三項要訣
(一)每個季節找一個辨認星座的適當方向
春秋兩季要往北天看,因為春天北方有北斗七星,秋天北方有仙后座。而夏冬則要往南天看,因為夏天南方有天蠍、人馬兩大指標,冬天則有獵戶座。
(二)利用大星座當指標來尋找小星座
例如,牛郎和旁邊兩顆小星形成一直線,往織女星方向延伸,就可以找到一個小小的三角形,叫做「天箭座」。另外,認星的同好大多有這樣的心得:「有大就有小,有南就有北」的對稱現象,即「一物剋一物」的法則。如銀河右側有一個專門制服天蠍的人馬座、有北斗就有南斗、有大熊就有小熊座、有大犬就有小犬、有飛馬就有小馬座……。
(三)培養豐富的想像力及幻想力
全天的88個星座,都是人類利用想像力繪製而成的,所以在辨識的同時,如果能對神話故事多一份閱讀與了解,然後再發揮豐富的想像力,更能讓觀星增添不少樂趣。   

七、 影片欣賞
中文名 :浪漫追星社             英文名 : soramani            日文 : 宙のまにまに 

1.         請在下列空格中填入適當的四季星座指標(ABCD表示

  春季大三角(    夏季大三角(    秋季四邊形(    冬季大三角(    

A  飛馬座α、飛馬座β、飛馬座γ、仙女座α
B  室女座α、獅子座β、牧夫座α(中名:角宿一、五帝座一、大角)
C  獵戶座α、大犬座α、小犬座α(中名:參宿四、天狼、南河三)
D  天琴座α、天鷹座α、天鵝座α(中名:織女星、牛郎星、天津四) 

2.         星星的閃爍和透明度無關,會因為            而影響成像,就如晃動的水面不容易看清水底一樣。

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