8月21日日全食專題

Posted on 2017/08/10 in 地球科學, 天文, 觀察和認識星空 with 有 2 則留言 3,162 views

8月21日日全食專題 (Topic for Sun Eclipse)

日食，又作「日蝕」^「1」^「2」，包含了日全食、日環食及日偏食三種^「1」。日全食發生時月亮剛好完全遮蔽太陽，只露出太陽的美麗的外層大氣被稱為日冕。對美國的觀眾來說這是一種罕見的，千載難逢的事件。上次美國是在1979年觀察到日全食，下次要到2024年才會再有機會看到。日全食的路徑將從太平洋開始，通過了美國的中心移動。然後在大西洋結束。在俄勒岡州，愛達荷州，懷俄明州，內布拉斯加州，密蘇里州，肯塔基州，田納西州，北卡羅來納州和南卡羅來納州的部分地區可見。日偏食則是在南美洲北部以及大部分北美洲可以觀測得到。臺灣無法觀測到。

食 (eclipse)

從地球上看起來，一個天體被另一個天體遮蔽，就稱為「食」。所以，大家所熟知的日食、月食都是食的一種，另外像是水星凌日、金星凌日也是一種食象，只是因為遮蔽前後的亮度變化不易以肉眼看出，一般人較難察覺。
以日食與月食為例，要發生這些特殊天象，從地球看起來，月球與太陽必須要在三度空間上呈一條線，但是因為月球繞地球的軌道面（白道面）與太球繞太陽的軌道面（黃道面）並不完全重合，而是有將5度左右的夾角，再加上白道面的傾斜方向也會改變，所以每次發生日食或月食的日期並不會相同。

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沙羅週期 (Saros Cycle)

月相盈虧的平均週期約為29.53天（即一個朔望月 (lunar month) ），而地球由黃、白交點繞一圈又回到黃、白交點的週期為346.62天（稱為交點年 (draconic year) 或食年 (eclipse year) ），朔望月與交點年的最小公倍數大約為6585.32天，大約是19個食年 (eclipse year)，或大約是223個朔望月 (lunar month)，這個週期便是沙羅週期。
沙羅週期換算成平年，則為18個平年15又1/3天，如果在這週期年有4個閏年則為18年11又1/3天，有5個閏年則為18年10又1/3天。沙羅週期包含了8個小時的非整數天，代表每一次日食都會延後八個小時，所以如果要在同一個地區看到同樣的日食，則需要等待三個沙羅週期，大約是54年又一個月。

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日食觀測規劃（一）

想要觀測日全食，最好事先規劃日全食行程，確定何時、何地會發生多久的日全食，這些資訊，都可以在NASA的食象網頁上找得到，只要進入當次食象的網頁就可以下載完整的PDF檔。根據這份詳盡的資料，每個人都可以事先挑選適合的觀測點了！
日食的適合觀測點，取決於下面幾點：1.日食持續的時間越長越好；2.雲量越少越好；3.觀測環境越安全越好；4.觀測地點越方便越好。

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NASA的食象網頁（包含日全食、日環食、日偏食、月全食、月偏食、半影月食、水星凌日、金星凌日）http://eclipse.gsfc.nasa.gov/eclipse.html

日食觀測規劃（二）

知道何時以及何地會發生日食之後，接下來就是要決定帶哪些器材前往拍攝。
要帶什麼樣的拍攝器材，主要取決於你要拍攝的是什麼樣的景象。如果是日全食過程加上地面的風景，那麼一般的數位相機都可以輕鬆勝任。但如果是要拍攝精細的日冕結構，望遠鏡是少不了的。而要讓不算輕的望遠鏡在日全食期間一直對準太陽，最好能夠攜帶赤道儀加以追蹤，如此一來就會是接近托運行李上限的重量。所以，觀測日全食的準備工作，是許多因素考量下的妥協過程，並不是想像中的那麼單純。
如果你已經決定要帶望遠鏡去拍日冕的較精細影像，一定需要望遠鏡！可是到底要帶哪一種焦距的望遠鏡呢？
NASA的日食資料中給了一張日冕範圍與底片（感應器）相對大小的模擬圖。

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日珥 (solar prominence) 的分類

早在十八世紀，科學家觀察日全食的時候，就發現被遮蔽的太陽盤面周圍，有一些紅色的凸起物，這些突起物被稱為紅色火焰 (red flame)，原本以為紅色火焰是月球上的雲，後來才證明紅色火焰是太陽表面的現象，現在藉由濾鏡的幫助，不需發生日全食，我們也可以觀察到紅色火焰，現今科學家稱這紅色火焰為日珥。日珥的分類方式根據各式各樣不同特徵，例如可以根據日珥的活躍程度，可以分為活動型或非活動型；也可以從外觀特徵，分為雲狀、絲狀、莖狀……也可以依據光譜、物質來源甚至磁場來做分類。

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廣義相對論之鏡 ─ 重力透鏡 (Gravitational Lensing)

1919 年，天文學家愛丁頓 (Arthur Eddington) 率領探險隊，前往西非觀測日全食。然而記錄日食並不是探險隊的主要目的，愛丁頓希望藉此天文奇觀，向全世界證實廣義相對論的正確性。十九世紀初，物理學家索德那 (Johann Von Soldner，1776-1833) 藉由牛頓力學，得出光線行經大質量天體會受到偏折的結論，也計算出遠方星光受到太陽重力影響的偏折角度。然而在廣義相對論計算下，遠方星光的偏折角卻是牛頓力學的兩倍。當日全食發生時，遠方星光通過太陽表面附近被偏折的現象可以被直接觀測，愛丁頓一行人的紀錄，將決定廣義相對論與牛頓萬有引力孰對孰錯。

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