月食的觀測 --- 八. 月食的目視觀測法

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月食的觀測 --- 八. 月食的目視觀測法

文章 Wongsir » 週六 08 11月, 2003 15:16

八 月食的目視觀測法
月食發生時,我們不但可以將它視為一種自然現象來欣賞,也可以藉此機會利用一些簡單儀器進行有意義的觀測,提供有用的資料予天文家來研究有關月球運動,月面結構和地球大氣等等。所以每次的月食都能引起不少天文愛好者和普通市民的注意和興趣,進行廣泛的觀測。
  觀測月食主要可分目視法和攝影法兩種;這一節先討論目視法,至於攝影法則留在下一節。

  A.觀測儀器
  所謂「工欲善其事,必先利其器」,現在讓我們先認識一些在月食觀測中會應用到的儀器。
  1.肉眼(Naked Eyes)
  人類的一雙眼睛就是最好的觀測儀器,它就是一雙天然的望遠鏡;不少有名的彗星、變星和新星等都是被沒有儀器幫助的肉眼所發現的。因此,在觀看月食時,千萬要好好發揮這雙「肉鏡」的作用。
  2.雙筒鏡(Binoculars)
  一般人用來觀看跑馬或風景的雙筒鏡也是觀測月食的理想儀器。它不但體積小,攜帶方便,聚光力強;倍數適中,而且價錢又不太昂貴,幾十元便有一部。市面出售的多是「7X50"和「8X30"兩種。7X是表示放大信率為7倍,50表示鏡頭的直徑是50毫米;鏡頭越大,聚光力便越強。
  購買時,應選擇一些較輕便的,這樣用起來,手部便不會太容易感到疲倦。10倍以上的雙筒鏡,用時最好放在三腳架上,要不是由於倍率高,手持不定,看起來的影像便會盪來盪去,不清楚的;甚者,更會令你感到頭暈眼花,失去觀賞的樂趣。
  3.折射望遠鏡(Refractor Telescope)
  即一般所謂的單筒式望遠鏡。主要是由一塊凸透鏡做物鏡,遠處景物的光線經過透鏡屈折成像,再用目鏡將影像放大;得出的影像是倒置的,但在天文觀測上這是沒有多大影響。折射鏡的弊點是有色差現象。
  市面上出售的折射鏡類繁多,價錢有平有貴,而倍率多由10倍至200倍不等。一些正式的天文折射鏡,多附有赤道儀腳座,可以追蹤月球和星星的移動,配上攝影機便可拍攝月球和星星的照片;不過價錢亦較昂貴,約一千多元以上,常見的多為2吋和3吋口徑。
  4.反射望遠鏡(Reflector Telescope)
  主要是由一塊表面鍍有銀或鋁的凹鏡做物鏡,將遠處的光線反射聚集成像,並利用一塊傾斜45度的平面鏡將影像再反射到目鏡去,得一放大的倒像。反射鏡的優點是沒有色差,因此看起來的顏色亦較為可靠;不過在調整光軸方面就較折射鏡為複雜,保養也感困難。
  反射鏡在市面上並不太普遍,因此往往需要向外國訂購,價錢由二千元起;不過反射鏡比較容易製作,所需費用也不太昂貴,故不少本港的天文同好亦樂於自己磨製。常用的口徑多是4吋、6吋和8吋等。

  B.觀測方法
  月食過程中,月面上有不少奇趣的現象發生,這些現象都是可以用肉眼和望遠鏡觀看到的;不過用不同的儀器,所得的結果亦有不同,因此在觀測時,大家最好能記下當時所用的儀器、口徑、倍率、時間、地點和天氣情況等,作為日後參考之用。
  觀測月食的項目非常多,主要可分有下列各項:
  色調變化
  全食時,由於地球大氣的折射作用,月面主要呈銅紅色,但亦混雜有少許的棕色、藍色和粉紅色,這些色素的分佈和深淺度是會隨月食的進展而有所變化。因此,觀看時便要特別留意,仔細比較,尤其是月面中心和邊緣部份。將所見的詳盡紀錄、最好能附有註解簡圖;若是能利用顏色筆將色素的分佈形勢和深淺度描繪下,則對日後的分析工作大有裨益。
  不同的儀器,對顏色的感受亦有差異;肉眼看起來較望遠鏡的為鮮艷,可比較兩者的相差程度。
  光度測定
  每次月食,月亮的光度都是有所變化的。原因是有時月球會經過地影較黑暗的部份,有時則經過較亮的部份;而地球大氣情況、太陽黑子的活動、觀測者所處地方的天氣、月球的高度等等,對光度的強弱亦有一定的影響。例如在1883年印尼爪哇的Krakata火山爆發,將地球的大氣弄滿了塵埃,跟著來的一次月食,月亮竟然暗黑到差不多失去了蹤影。
  法國一位天文家A. Dailjon,經過多年的觀測,發覺太陽的黑子活動和月食時的月球光度有著密切的關係。黑子活動最低期的兩年內發生之月食都是較暗淡的,在下次黑子週期開始前3至4年內,光度便會最亮,但他無法解釋這種關係。不過,他卻提出一個在食甚階段用來評定月
食光度的「五點分級法」,其法如下:
  以L表示光度
  L=0:非常黑暗的月食,月亮幾乎看不見,尤以在食甚時
  L=1:黑暗的月食,帶灰或棕色,在困難情況下才能分辨月面的細節
  L=2:深紅或鏽紅色的月食,本影中央特別黑,外部邊緣則較光亮
  L=3:磚紅色的月食,本影邊緣較光亮或帶黃色
  L=4:鮮銅紅色或橙色的月食,本影邊緣光亮和藍色
  觀測時,可分別用肉眼、望遠鏡來評定。若光度介乎兩級之間,可用點數表示,如L=1.6,即光度較接近L=2。紀錄時,還需記下月球之高度,天氣情況和所用儀器,這樣有助評定的標準。
  
  月面地形可見度
  食甚時,原來可見的月面地形很可能會「消失」在地影裡,因此觀看地形的可見度,亦有助測定月食的光度。方法是比較食前和食甚階段中月面地形的變化情況,有那些地勢可見,有那些不可見,詳盡記錄和繪畫下來。一些對月面未有認識的觀測者,也可以利用月球圖、食前先行辨認一些明顯易見的地勢、例如」海洋區」、較大的環形山、光亮的射線等。
  1924年美國一位天文家Willard J. Fisher提議一個按地形可見度而分「三級分類法」、其法如下:
  G2:肉眼可見一些光亮斑點、或雙筒鏡內可見海洋和其它細節
  G1:需要2吋或6吋口徑望遠鏡才能辨認細節
  G2:6吋或以上口徑望遠鏡才能辨認細節

  光等的測定
  食既以後,可以利用一些已知光等的恆星或行星和月亮作比較,便可知道月食時月亮之視光等變化情況。方法有二:
  (1)假若你是近視要帶眼鏡的,除去眼鏡、看見的恆星和行星便會呈圓盤形,試找出一顆與月球光等最接近或相同的星星來,便知道當時月光等。
  (2)將雙筒鏡或小型望遠鏡倒轉來看,月球的影像便會縮小,試將它和肉眼所見的星或行星作比較,亦可以知道月的光等。不過,事前一定要將一些已知光等的亮星和暗星用同樣方法作比較,以求得一「減光係數」;這樣得出來的月球光等便會更準。
  要是你對無線電有認識、亦可以利用光敏電阻、電流計等,裝製一簡單的光度計,放在望遠鏡或一塊凸透鏡之後面,便可測量月球的光等變化,準確程度高較上述二法為高;當然事前你要用光星或行星作一番調較工作。

  接觸計時
  接觸計時的工作主要包括:
1.測定月球邊緣和地球本影的四次接觸時間(即初虧、食既、生光和復圓)。
2.測定地球本影月球環形山的接觸時間。
  這種計時工作是目視觀測法中較困難的一項,要求的準確度非常高、時間相差不可超過0.1分。通常月面上有十個大小不一的環形山被選作接觸計時之用,它們分佈於月面各不同區域,而且容易在滿月時看見。(圖7)。除了這指定的十五個外,一些較易見的環形山亦可用來計時的。
  A.方法:
1.用低倍率(30至50倍)望遠鏡、將月像調至視野的中央,留意月球最先和地影接觸的一邊(即月之東邊),特別在接近預報初虧的時刻。
2.當發覺月邊的光度有變暗的跡象時,表示初虧開始,應立即記錄時間。
3.初虧後,地影便迅速地在月面移動,先後接觸月面下的環形山。由於環形山有大有小、記錄的方法亦有不同。一些較細小的環形山,當地影接觸其邊緣時,已差不多遮蓋了整個環形山、因此,只需記錄最先接觸邊的時間便可以。但對於一些大的環形山、當地影觸及其一面邊緣時,要隔一段很短暫時刻才能接觸到另外的一邊,故此便要記錄兩處邊緣接觸的時間、取期平均值,作為標準兩處邊的接觸時間。
4.其後的生光,復圓和地影移離環形山的時間記錄法亦與先前所作的相同,不過記錄時則較困難,出錯的機會亦多。月球移入本影時,是由光變暗,故我們可以很清楚見到月面的地勢和被遮的時刻;但現在的情況剛好相反,是由暗變光,我們便無法清楚見到月面的形勢,特別是碰上一次黑暗的月食。因此,往往本影移離了環形山時才察覺到,時間的準確度便大大減低了。要克服這難題,只有事先瞭解和熟記那些環形山的位置,加倍留意便是了。
  B.注意事項
1.初虧發生的時間往往和預報的是有所出入,或遲或早,因此在預報時刻之前20分鐘便應開始觀測了。
2.使用望遠鏡的倍率不宜太高,否則月像便充塞了整個視野、如無追蹤設備,它便很快走出了視野,增添計時工作的困難,通常30至50最為理想。
3.天文望遠鏡內看見的是倒像,因此月像和月食進行方與肉眼所見的是倒轉了,故要特別留意方向性,尤以一些新手,以免初虧時刻過了才覺,白白走失機會。
4.記時方面,最好能有二人分工;一人觀測,一人計時。常觀測者發覺接時即叫「到」,另一人便立即看錶記時。由於這項計時工作求的準確度非常高,所以應先將鐘錶和電台的報時信號對準,或於事後較對亦可。假若你是沒有人幫忙,可以利用錄音機。一面開著收音機,播出報時信號,一面開著錄音進行錄音;發現接觸時便立刻發出適當的信號,這樣便可和時間信號同時錄下。
5.事先熟記各環形山接觸的先後次序,當有助記時準確度。

  突變現象
  月食時,月面的溫度變化非常大,往往相差達幾百度之數,因此月球上某些地區會起了變化,出現一些有趣的現象,諸如形狀、光度的改變等等。這些地區包括:
1. Endymion
2. Alphonsus
3. Atlas
4. Aristarchus
5. Conon
6. Linne
7. Eratosthenes
8. Grimaldi
9. Plato
10. Messier, Pickering
11. Stofler 12. Riccioli
  不過由於月食時,無論光度和色澤的變化都是非常大,因此,不少觀測者因一時疏忽,而被騙以為這些地區真的起了變化。故在觀測時,應在食前和食時,分別繪畫一些簡圖以作比較,並須加倍小心留意。
  除了上述的幾項工作值得嘗試之外,其它如觀察月球進入地球半影時的光暗和色澤的變化,地本影邊緣的形狀和清晰度,都是很有趣的工作。

圖檔

2003-11-10
攝影: subaru
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