【天文】2020年6月21日日環食 錯過再等200年!

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本次日環食從非洲內陸至西太平洋,整個亞洲幾乎都在可見食的範圍,臺灣位於環食帶上,全臺食分皆超過0.92(月面掩入日面的視直徑比)。以臺北為例,食分為0.937,可看到遮蔽日面達91.7%的日偏食,而中南部部分地區位在寬47公里左右的環食帶上,遮蔽日面可達97%以上,食分超過了0.99!下一次發生環食帶大範圍覆蓋臺灣的日環食,可要等到將近200年之後的2215年了!6月21日當天臺北天文館也會舉辦日食觀測活動,歡迎全國民眾一同前來參與這次臺灣的世紀盛事。

特別提醒:日食或一般太陽的觀測,須非常注意安全。絕對不可以在沒有任何保護裝置下以肉眼直視太陽,否則可能會造成視力的永久傷害!一定要使用適當減光設備,如日食專用墨鏡,或以投影方式觀察確保安全。

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台灣2012年5月21日曾出現日環食,當時為日出帶食,觀測時間較不理想。(圖/台北市天文科學教育館)


日食時間各地略微不同,以下為各縣市日食發生時間。

各縣市行政區與外島日食時間表
地點
初虧
環食始
(食既)
食甚
環食終
(生光)
復圓
食分
連江縣
(南竿鄉)
14:45:57.4
---
16:10:47.5
---
17:22:50.2
0.926
基隆市
(中正區)
14:50:18.4
---
16:13:34.3
---
17:24:21.3
0.934
臺北市
(士林區)
14:49:54.6
---
16:13:24.8
---
17:24:21.7
0.937
新北市
(板橋區)
14:49:52.8
---
16:13:27.3
---
17:24:26.7
0.940
桃園市
(桃園區)
14:49:35.1
---
16:13:20.0
---
17:24:26.5
0.943
新竹市
(北區)
14:49:06.6
---
16:13:14.0
---
17:24:35.1
0.952
宜蘭縣
(宜蘭市)
14:50:41.4
---
16:14:01.3
---
17:24:48.2
0.945
苗栗縣
(苗栗市)
14:49:02.4
---
16:13:21.7
---
17:24:49.2
0.960
金門縣
(金城鎮)
14:44:06.3
16:10:37.9
16:11:01.2
16:11:26.9
17:24:18.6
0.992
臺中市
(西屯區)
14:49:04.0
---
16:13:37.8
---
17:25:12.5
0.973
彰化縣
(彰化市)
14:48:56.8
---
16:13:37.5
---
17:25:16.4
0.976
花蓮縣
(花蓮市)
14:51:06.2
---
16:14:41.9
---
17:25:34.4
0.966
南投縣
(南投市)
14:49:22.7
---
16:13:56.3
---
17:25:28.8
0.979
雲林縣
(斗六市)
14:49:16.1
---
16:14:00.6
---
17:25:39.3
0.987
澎湖縣
(馬公市)
14:47:29.7
---
16:13:13.4
---
17:25:32.8
0.986
嘉義縣
(太保市)
14:49:02.6
16:13:37.8
16:14:02.7
16:14:29.9
17:25:50.4
0.991
臺南市
(安平區)
14:49:17.4
---
16:14:25.7
---
17:26:15.7
0.977
臺東縣
(臺東市)
14:51:23.0
---
16:15:34.0
---
17:26:42.2
0.982
高雄市
(苓雅區)
14:49:54.6
---
16:14:56.0
---
17:26:38.2
0.968
屏東縣
(屏東市)
14:50:11.4
---
16:15:02.1
---
17:26:37.4
0.972
蘭嶼
14:52:46.5
---
16:16:36.5
---
17:27:25.2
0.966


日食發生的機率

日食每年最多發生5次,最少會有2次;每百年平均發生236.7次;同一地區平均每3年可見一次日偏食,每300多年僅可見一次日全食。

前一次臺灣可見的日食,是2019年12月26日的日偏食;下一次則發生在2023年4月20日,屆時臺灣僅能見到食分約0.15的日偏食。

臺灣前一次見到日環食,是在8年前的2012年5月21日,當時為日出帶食,觀測時間較不理想。而下一次環食帶通過臺灣本島的日環食則要再等到195年後的2215年6月28日!已經不是本篇文章的讀者有機會看到的了,一定要把握這次的機會!

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2215年6月28日日環食帶通過臺灣之區域(圖/台北市天文科學教育館)


日食的成因

日食發生的原因是因為月球繞地球公轉的過程中,月亮恰好運行至太陽與地球之間,太陽—月亮—地球幾乎位在同一直線,使得月球遮蔽陽光,陰影落在地球表面上,因而發生日食。

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(圖/台北市天文科學教育館)


因此,日食發生的時間必定在農曆初一(朔)。但因白道(月球繞地球的公轉面)與黃道(地球繞太陽的公轉面)之間,平均有5°9'的夾角,所以並非每逢朔都會發生日食,必須要朔日當天,月亮剛好運行至黃白交點附近15.4~18.5度之內時,才會發生日食,這個範圍稱為「日食限」。

3e53f81ac419a6fb92e0118c64a1b1a3.jpg(圖/台北市天文科學教育館)


由於月亮繞地球的軌道是橢圓,月地距離會有遠近分別,月亮盤面大小因此產生變化,使得看到的日食現象不同(觀測者所在位置不同也會影響),日食的種類可分為

  • 日全食(Total):月亮離地球較近,完全遮掩太陽,月球本影內可見日全食。
  • 日環食(Annular):月亮離地球較遠,無法完全遮掩太陽,本影延伸區域可見日環食。
  • 日偏食(Partial):無論月亮遠近,在月球半影中者均可見月亮遮掩部分日面。
  • 複合日食(Hybrid)或全環食(Annular-Total):月亮恰好可遮住整個太陽,使地球上部分地區見全食,部分地區見環食。這種日食發生比例極低。

83c7878d7e632ab53c70696f22a4961c.jpg(圖/台北市天文科學教育館)


日食的觀測方式

日食的觀測方法其實與日常的太陽觀測相同,由於陽光非常強烈,稍有不慎便會對眼睛造成永久傷害,因此強烈提醒:必須特別注意觀測時的安全措施與減光設備的安全性,絕對不可以在沒有任何保護裝置下以肉眼直視太陽。

※一般觀賞

1.目視:
用目視的方法觀賞太陽之前,必須先確定:您拿來減光用的器材絕對是有效且安全的!所謂的減光器具,可以用身邊隨手可得的東西,例如1~2層曝光且沖洗過的「黑白底片」(彩色底片效果不佳)、係數11以上的電焊玻璃、專用日食眼鏡(非一般太陽眼鏡)等,但即使這些物品有減光效果,每次觀看太陽的時間也最好別超過10-20秒,以免紅外光或紫外光損害您的眼睛。此外,一般的太陽眼鏡並不具足夠的減光效果,一樣會造成視力受損。而前人使用臉盆裝水,看太陽水中倒影的方法可能也會因為亮度過高難以直視。

2.針孔成像:
如果沒有望遠鏡,可用針尖在紙盒上方鑽一小孔,紙盒底端鋪一塊白色紙板。觀測時將小孔對準太陽,使太陽影像經由「針孔成像」原理投影在紙盒底端來觀察。若在小孔前方加一片透鏡可以有放大影像的效果。

3.減光:
市面上有販售太陽觀測專用減光濾紙,可買來裁切至適當大小使用。一張濾紙的減光效果可能不夠,在正式觀看太陽前,最好事先測試一下幾張濾紙疊加起來的減光效果最好、最不傷眼睛。這種觀測方法每次觀看時間最好不要超過一分鐘。

4.投影:
有望遠鏡者(雙筒或單筒望遠鏡均可),可以透過望遠鏡將太陽投影在白色屏幕或紙上,屏幕的位置絕不能太接近望遠鏡的焦點,觀測者也不可以太靠近屏幕或望遠鏡鏡筒,以免因望遠鏡聚光使屏幕或白紙燒起來,造成觀測者受傷。千萬別直接用肉眼透過望遠鏡的目鏡或尋星鏡來看太陽,暫不觀測時,記得隨手將鏡筒前方的蓋子蓋上,以測安全。此外,如果目鏡中的複合鏡片是用膠合方式組裝,望遠鏡應做好適當減光,或每觀看一段時間就將鏡筒蓋上,以免膠合式目鏡中的膠受熱融化而損壞。

5.望遠鏡加裝減光設備:
若要直接以肉眼透過望遠鏡來觀看日食現象,如同「3.減光」該條所列,一定要將望遠鏡加裝適當的減光設備(最好裝在物鏡前方),如太陽觀測的減光濾紙,或是望遠鏡專用的太陽濾鏡等,否則將會嚴重損害眼睛!


※攝影記錄

強烈提醒:除非是間接拍攝太陽投影板上的日食影像,否則若要利用攝影設備拍攝日食過程,一定要將望遠鏡或相機前方加裝適當的減光設備,以免損壞攝影設備。

1.專業的觀測方式:
使用專門的太陽濾鏡前置在望遠鏡鏡片前方減光,減光1/10000程度拍攝的太陽才不會曝光過度,若同時要目視觀看需減光到1/100000,不要使用目鏡或內置濾鏡,因為濾鏡位置接近焦點,會因鏡片聚熱破裂而發生危險。這種減光濾鏡可用一般攝影用的ND4~ND400濾鏡加以組合,但安全性不如天文專用的太陽濾鏡ND4.0(減光1/10000)或ND5.0(減光100000)以上、或前述的太陽減光濾紙。無論使用哪一種,濾鏡使用前必須先仔細檢查有無鍍膜脫落或凹凸不平的現象,如果有此現象,最好不要再使用。

2.日食攝影:
日食攝影所需的攝影機或相機不需要長時間曝光的功能,甚至需要縮短曝光時間,最好可以在影像中記錄拍攝資料,作為正式的攝影記錄。曝光時間需在日食前先多做幾次測試,真正拍攝時也最好多拍幾張不同曝光值的照片,或利用包圍曝光的方式,得到最佳的影像。使用數位相機拍攝時,需先算好記憶卡容量,並使用已充飽電的電池,以免在日食的緊要關頭出錯而遺憾。

  • 擴大攝影:
    拍攝日食各階段的特寫鏡頭,必須使用焦長400~1000mm以上的鏡頭或望遠鏡,或是利用焦長200~300mm鏡頭加裝2X或3X加倍鏡。相機或攝影機必須固定在三腳架上,可用直焦攝影或放大攝影。若使用ND5.0(將太陽光減低至原來的1/100000)的太陽濾鏡,相機調至f/8的光圈及感光度100的模式,則曝光時間約在1/500秒拍攝,再依影像中太陽曝光情況調整最佳曝光值;如使用無法調整光圈或快門速度的數位相機,可用曝光補償功能降低影像曝光程度。不過各相機性能不同,攝影者還是需要自行注意畫面的品質,視情況隨時調整。下方圖片為各鏡頭可見之太陽影像大小參考圖,取自NASA Eclipse網站。

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(圖/台北市天文科學教育館)

  • 間歇攝影:
    事先確定日食全程所需時間與太陽在天空的路徑,選擇適當的鏡頭,將相機固定在三腳架上,日食過程中間隔一固定時間拍攝太陽情況,並隨太陽亮度情況調整曝光量拍攝。待日食結束之後,利用影像處理軟體,將所有過程合成在一起。拍攝太陽情況需要透過濾鏡減光,太陽曝光恰當下背景會是一片漆黑,可另外趁太陽不在取景範圍內時取下濾鏡拍攝地景,再與太陽影像合成就可得到如下圖般的影像。

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2012年5月21日日環食/周紀宇攝於富貴角燈塔


  • 用手機拍日食:
    照相手機的鏡頭較小,除了可使用專用濾鏡減光外,也可將目視用的減光片貼於鏡頭前減光。使用手動模式就能控制對焦(設在無限遠)、固定ISO,再依太陽曝光程度調整適當快門速度,若手機無手動模式功能,可使用曝光補償(調到-的位置)減低太陽過曝程度。照相手機拍照雖然方便,但一般手機都是搭配廣角鏡頭,所以拍到的太陽會小小一顆,畫質也會比其他數位相機要差些。


※其他觀察記錄方式

1.日食前後的環境氣溫、天光亮度等會有變化,可利用相關設備記錄。

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2009年7月22日日全食天光變化/吳昆臻攝於中國杭州


2.本次日食發生時逢太陽活動極小期,太陽黑子和日珥等現象可遇不可求,不過太陽活動無法事先預測,或許仍然有機會可見到,其中後者必須利用特殊儀器才可見。

資料來源:台北市天文科學教育館

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