明晚一起觀賞月全食

一切觀賞以安全第一以及防寒保暖為重！

明天（31日）晚上，如果您所在地區在19點到23點之間能夠看見月亮，那麼便可以觀賞到月全食天文奇觀，神奇的月亮會在較短時間內發生顏色變化（由亮白變為暗紅色再變回亮白），中國古代稱為「蟾蜍食月」或「天狗食月」！觀賞時，一定要注意保暖以及安全（人多看起來會更熱鬧）。n

2014年10月8日拍攝的月全食照片，圖片作者Alfredo Garcia, Jr,

什麼是月全食？

我們知道地球一年繞太陽一周，而月亮則一個月繞地球一周，所以太陽、月亮、地球三者在天空的位置也就時時刻刻在變化著，當我們看到月亮和太陽在相反的方向的時候，也就是太陽和月亮黃經相差180度時，這種相對位置一般稱為沖或望。n 凡是是發亮的物體照著不發亮的黑暗物體，一定在黑暗物體的後面發生影子，我們走到燈光下面，一定有影子，且人越近燈光下面，影子越短。月亮和地球都是不發光的球體，所以太陽光照射時，只能照亮它們的半個球面，背著陽光的半個球面就拖著一個很長的影子。俗語說「形影不離」，月亮的影子隨時隨地跟著月亮，地球的影子隨時隨地跟著地球。當望的時候，地球走到太陽和月亮之間，如果這時太陽、地球、月亮三者恰好或幾乎成一直線，這射向月面上的太陽光被地球擋住，也就是月亮走進地影里，這樣就發生了月食。如果月亮進入了地球本影中，那麼月全食就發生了。一般月食發生在滿月時期，也就是農曆十五前後。中國古代稱為「蟾蜍食月」或「天狗食月」！有關詳情可看後文的相關介紹。n

月全食（月亮全部掩食），從字面的意思我們可以從另種方式這樣理解，在地球上的觀賞者看來夜空中明亮的月亮（表面）完全位於地球本影的影子中。食也為掩星，當一個視覺上較大的天體遮擋住背後一個較小的天體時便會發生掩星事件，如月亮遮掩夜空中的星星（月掩星）。我們可以從一種另類的方式來分析，把地球龐大無比的本影（主要影子）比作為一個大的天體（如比作為月亮），因為天體都是運動的，地球的本影也會雖地球太陽等運動，本影會掃過月亮，並將月亮完全包含其中，就人類史的時間來說，月亮是不可能不完全包含其中的（隨時間推移，月亮可能與地球之間的距離拉遠，這不可考慮，因為時間太過遙遠）。因為地球的本影錐形非常寬廣，又很長，完全可以把全部的月亮包含在本影中。所以，這就是月全食中的食，地球本影掩食月亮。也可以說為月亮全部被地球的本影給「吞食」了。

這裡需要注意，月亮在地平線時的表面顏色和月全食發生時表面顏色很接近，幾乎看起來都是近紅色，但要區分開來，後文我將詳細介紹。

這是月亮從地平線升起的顏色變化圖，圖片作者 Dan Marker-Moore

這是月全食發生時的顏色變化圖，圖片來自網路

關於月全食的成因

（需要注意：地球的影子我們是看不見的，因為它的影子在太空）

大多數人都會知道月亮如同太陽一般有著東升西落的習慣，那是因為地球的自轉造成的。大家也許都會好奇，經常看見的月亮，隔些時日形狀會不一樣，那是因為月亮表面的照明變化（月相：如有月牙，滿月，表面亮區都是受到太陽光的照射造成的）是由於月亮讓地球公轉（月亮圍繞地球做橢圓形〈近圓形那種〉運轉）造成的（月相變化）。因此，你今天看到的形狀（如被太陽光照亮一點的月牙狀），然後隔段時間看到的形狀又會不一樣，會被太陽光照亮多些或少些。都是太陽光以及月亮圍繞地球運轉造成的。

大家都知道太陽光照射下的物體，都會有各自的黑影子存在。順著這個思路走，較大的天體也是一樣的會有影子存在，地球也不例外。太陽光的照射下，地球也有影子存在，由於地球龐大且近乎圓形，所以我們的地球有個龐大無比的錐形影子（上面尖銳，下面圓粗的形體）！由於地球與太陽都是圓體（太陽非點光源），所以地球的影子有兩種，一種為本影（主要的黑暗區域），另一種為半影（不是很明顯）。

月亮一直圍繞地球做橢圓（近圓）運動，那麼，難免總有機會（一般時間在農曆15滿月左右）月亮會進入地球影子（本影加半影）中去。但這個機會不是經常有的，因為太陽光線直射到地球延伸的影子這一平面（也可以說是地球繞太陽公轉的平面）與月亮繞地球公轉（地月連線）的平面不在同一平面內，它們不平行，兩個面之間有夾角。這兩個面在天文學中分別是黃道面（日地）和白道面（月地），地球陰影位於地球公轉（圍繞太陽）軌道面（黃道面）的延伸平面區域，此延伸平面區域與月球（圍繞地球）軌道面（白道面）並不重合，黃白道面交角約5度左右；大多數滿月時，月球不在黃道面內，而是或偏北或偏南，不在地球陰影內，因此並不是每個滿月時，都發生月食。每年全球至少發生兩次月食而已。

在生活中你可以形象的把地球比作一個籃球（或簡單的拳頭），月亮比作一個乒乓球（或大拇指），地球和月亮在太空中都是運動的。將籃球放在太陽光（或人造燈）下，會出現籃球的影子，這個籃球的影子就可以粗略的比作為地球的本影區，慢慢轉動乒乓球，模擬月亮運行的軌道，繞籃球（地球）運動。當乒乓球（月亮）進入籃球（地球）影子中時，這個時候就是我們所說的月全食了。如果，乒乓球（月亮）表面只有部分籃球（地球）的影子（本影），那麼，這個就是月偏食階段。那麼，問題來了，為什麼乒乓球模擬的月全食，乒乓球表面顏色和月全食時月亮顏色不同啦？乒乓球之所以表面很黑，是因為籃球沒有大氣層。地球具有大氣層，太陽光經過折射後會照到月亮表面。由於是波長長的紅光幾乎會直接穿過地球大氣層到達月亮表面，所以月全食發生時月亮表面看起來是暗紅色的，這方面具體的成因，可以看後面我寫的相關「月全食時月亮的顏色」。

注意：上述比例是不按正確比例縮小的。月亮比地球小，直徑約為3476公里，大約等於地球直徑的3/11。月亮的表面面積大約是地球表面積的1／14，比亞洲的面積還稍小一些；它的體積是地球的1／49，換句話說，地球裡面可裝下49個月亮（按質量來算是81個）。

月全食形成示意動畫圖，圖片來自網路

為什麼月全食時月亮的顏色是紅色的？

月全食發生時，月亮表面的顏色看起來是近乎暗紅色的。我們前面提到過，乒乓球比作月亮，模擬出其表面卻是近乎純黑色的。那麼，為什麼啦？因為籃球沒有大氣層，在月全食發生時，地球有大氣層，太陽光傳過大氣層折射後到達了月亮表面，從而形成暗紅色月面。

在生活中，相信大家經常會發現，一根筷子插入水中，筷子在水中看起來（和空氣中不一樣）是偏折的。這是因為，光線進入不同介質（水）造成的。光線在同一介質中（如空氣，太空）是直線傳播的（這裡不考慮引力影響），但是從一種介質到另一種介質時，就會發生折射現象。

在月全食時，太陽光線會首先從太空中進入地球大氣層中，會發生一次向內折射，折射後的光線又從大氣層中傳播到太空中去，又會向內折射，有點像凸透鏡那種原理。兩次折射的光線向內（向地球本影內）很多，所以基本上一些光線會照到月亮表面上，這和在地平線時看見的「假」太陽位置類似。因為太陽光中紅色的光線波長比較長，「穿透力」強，基本不受大氣層中（顆粒分子等）散射影響而直接穿過地球大氣層照射到月面上，其它波長顏色基本散射了，無法到達月面，我們熟知的藍天就是容易受分子顆粒散射的藍色光線短波長造成的。因此，太陽的紅色光線就照到了月面上，使得月面呈現暗紅色。不過，有時候由於地球大氣層影響的複雜條件而使得照射到月面上的顏色有所不同，如深紅色、橙色等不同顏色。這個複雜條件，有當時大氣層的天氣空氣條件等，如陰天，霧霾等等，都會影響月全食時月亮表面的顏色。

類似的模擬，動畫圖片來自網路

更多閱讀：http://isky.skylook.org/20180131-total-lunar-eclipse/

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