2004年5月5日月全食专版

　　大家想观测月全食吗？
　　月食是月亮进入地球影子时发生的现象，出现在农历的望日，此时月亮最圆。地球的影子有本影半影之分，半影围绕在本影外面，月亮进入半影时只有一部分阳光射在月面上，月亮看起来仍很圆，月光却非常柔和，没有观测经验的人甚至不知道已经发生了半影月食，当然靠近本影的那一侧还是会暗一些。当月亮的一部分进入本影时，发生月偏食，当月亮全部进入本影时，就是月全食。由于地球大气的折射作用，太阳光经过大气层后会拐向本影一侧，全食的月亮看起来仍然呈古铜色。

　　今年5月5日凌晨发生月全食时，月亮刚好运行到近地点附近，看起来特别大。月食的时间有四分钟的误差，这次月食快结束的时候天色将蒙蒙亮，因此摄影观测应该抓住月食的前半段。要想在135的底片上拍下整个月亮，望远镜的焦距就不能长大于2米，一般来说望远镜要架在赤道仪上跟踪，用一台有多次曝光功能的相机可以每隔5分钟的时间在同一张的底片上拍月食的全过程，当然天亮的时候就要停止拍摄。

　　在二十一世纪的头十年，全球可见十次月全食，中国可以见到六次，我省只能见到四次，下次月全食要等到2007年8月28日。当一次月食发生时，地球上整个夜半球的人们都可以看到，当然还要看天气情况，就福州市区而言，因为天气原因，已经有十八年时间没有见到月全食。

　　以下是陈栋华先生1990年写的一篇文章，是为当年的一次月偏食准备的，对月全食的观测很有意义。在90年代初期，互联网还是很遥远的东西，陈先生以极大的热情自费出版了INFORMATION FOR OBSERVERS' CIRCLE，并免费散发，团结了业余天文界的骨干分子，在当今天文网友中还可以看到那个时代的影子。

INFORMATION FOR OBSERVERS' CIRCLE NO.5

陳棟華 1990.7.24

月食观测

　　在望日时，月球没入地球影锥，使发生月食。由于月球运行的轨道平面（白道面）与黄道面之间有一个夹角（黄白交角，约5度08分），因此并非每次望日都会发生月食，同日食不同的是，月食时半个地球上的人均可看到。对某一固定地点来说，平均约每年可看到一次月食。

　　没有任何两次月食是完全一样的，它们的一个主要不同之处，在于月球进入地球本影中心的程度不同，如果食甚时月球完全进入地球本影中，就发生了月全食；如果食甚时月球仅有一部分在地球本影中，则为偏食；如果月球仅从地球半影中经过，则为半影月食。

　　太阳的视直径约32分，而地球影子的密度则是变化。中心影锥称本影，在月地距离处，它对地心的张角为82度。在本影内，月球所接收到的唯一的光线来自地球大气折射的太阳光，它的强度仅为平常太阳光强度的1/8000-1/5000000，此时月亮显现一种暗红铜角调（各次月食，地球本影的亮度是不同的，变化范围1-1000）。本影外是半影，它的宽度为32’，直径为146’（指在平均月地距离时对地心的张角，可由简单的几何关系算出）。半影的密度是在连续变化的，在外缘密度最小（观察不到），在本影附近密度最大，最暗。

　　食分用来表示月球被地影遮住部分的程度。即食甚时月球视直径进入地球本影的部分与月球视直径之比，对偏食，食分从0.1-1.0，对全食，食分从1.0-1.8。本文仅讨论偏食的观测。

　　月食食过程如下：1.月球第一次与地球半影相切--》第二次与半影相切--》第一次与地球本影相切。（半影月食）。2.月球第一次与本影相切--食甚--第二次与本影相切（偏食）。3.第二次与本影相切--第三次与半影相切--第四次与半影相切（半影月食）。在上述过程中，月球与半影的四次接触均无法观测。

　　月食虽不象日食那样壮观，但月面的一些戏剧性变化会使人们对天体的运动和相互间的几何关系有深刻的了解。同时，对月食的观测给我们提供一些我们知之甚少的地球上层大气的信息（本影边缘及其内部情况主要取决于地球上层大气的折射条件）。另外，月食时，月球表面温度可在1小时内变化180摄氏度，观测月食必然对我们了解月面的物理特性有意相不到的帮助。探测由月食引发的月面短期物理特性的改变，是一个还未充分研究的项目，但又是爱好者能及的项目。

　　观测月食，对仪器的选用没有特殊的规定。用一架中等口径（60mm--400mm）的望远镜，配以一定倍数的目镜，既可以清晰地观测到月面特征，又有足够的视场来观测整个月球（40-80倍）。这样，可以准确地观测月球与地影、环形山与地影的接触时刻。更大口径，更高倍率可用以观测某些区域可能发生的由月食引起的变化。各种摄影、照片、彩色的和黑白的，广角的和长焦的都可用于拍摄月食。成功的拍摄是永久的、真实的记录。

　　注意，一次月食过程会发生很多现象，有些是紧密相连的。对一个观测者来说，最好是努力做好一个或两个项目的观测，而不要企望做多项目观测，否则将得到草率的观测结果。显然，有条件时组队观测大有作为。

　　观测项目及方法

　　观测月食，要注意以下几个问题（测时要准确至1分钟）：

1、半影是否可见，明暗程度、颜色，以及何时在月面何处确切看到了半影；

2、本影边缘是否清晰，估计其椭园度；

3、本影边缘的颜色和明暗；

4、本影的颜色和明暗随区域和（或）时间的变化；

5、本影内月面特征的可见度。

以上五点，不仅需要观测者的评述，也需要草图（以5cm直径的园表示月球，标出月面北点或天文地点的位置）。

我们建议进行三个项目的观测：

1、测定月球边缘和环形山与地影接触地时刻。此项观测的目的在于测定本影的大小和形状。方法是精确测定本影边缘与月球边缘以及定位精确的环形山接触的时刻。本影的实际大小与由简单几何图形计算出的本影大小存在误差、就典型情况而论，本影的大小总会扩大1.8%（此值本身也在变化，天文年历取2%），并且其椭园度经常是地球本身的2-3倍。因此每次月食均需做这种测定。测定时最好使用中等放大倍率的中小口径望远镜。太高的放大率会使本影弥散不清，太低的放大率又难于辨认环形山（取40-80倍为宜）。以短波时号为标准时间源，至少可将观测时刻精确至0.1分钟。

半影与月缘以环形山的接触时刻不能精确测定，而应努力精确测定本影与月缘接触的时刻。这个时刻与预报时刻略有出入，因为它决定于月食时的亮度、大气透明度、月球赤纬、仪器的口径和放大率。

本影与环形山接触时刻的测定方法本身存在系统误差。因此测定所环形的进入和离开本影的时刻可以更加精确地测出本影的大小。同样，多测几个环形山进行测量也会提高精度。在月食过程中，一个环形山将与本影相切四次：（1）环形山与本影接触；（2）环形山完全进入本影；（3）环形山开始退出本影；（4）环形山完全退出本影。对于每一个环形山都要测出这四个时刻，前两个的平均值为环形山被本影掩始时刻；后两个的平均值为环形山被本影掩终时刻。

对于偏食，仅有一部分环形山进入本影，因此有兴趣者可以从其它参考资料（包括1990年天文普及年历）中寻找合适的月面特征（环形山），只要在平时多加练习，观测时不致摘错即可。在观测记录中要记下所用特征的名称。

2、月食中月球可能发生的变化

由于月食，月面温度骤然变化，因此这是监视月面某些区域发生短期变化或LTP（月面短暂现象）的理想时间，典型变化是亮度、形状、明亮区域与暗黑区域之间差别的变化。食前和食后应监视这些区域，并画草图（最好后下照片），可能发生变化的地区有：（1）中南区：Alphonsus（阿尔芬萨斯），Stofler（施特夫勒）；（2）西北区：Aristaronus(阿里斯塔克）；（3）东北区：Atlas（阿特拉斯），Proclus（普罗克勒斯），（4）中北区：Conon（科农），Erotsthenes（爱拉托逊），Linne(林内），Manilius（马尼利厄斯），Plato（柏拉图）；西南区Grimaldi(格里马第），Riccioli（里希奥利）；东南区：Messier（梅西叶），Messier-A（梅西叶-A）以及Menelaus（麦涅劳斯）。另外有些区域发生过与月食有关的变化，它们是：西南区的Byrgius（伯朱斯）；东北区的Censorinus(森索里尼斯），Plinius（善林尼）；中南区的Delambre（德兰存里）；西北区的Euler（欧拉）、Kepler（开普勒）以及中北区的Pyrheas（派特尼斯）。

本项观测需要相对大些的口径和相对高的放大率以便寻找变化。

3、照相观测：

（1）月食过程照相（大视场）

用一架普通照相机，标准镜头和一个三脚架即可进行。关键在于使月亮从相机视场中穿过，并且要在同一照片上多次曝光。拍摄时要以食甚时月球位置为视场中心，在两个小时内每隔5分钟拍摄一次（最好选用快门上弦与卷片分形的相机，以便多次曝光）。

（2）对于月食，选用长焦距镜头，导星并正确曝光，由此获得的月食过程照相是很有价值的；以每隔8-10分钟拍摄一张照片为宜。

作为地球本影特征永久记录的照片，显示出月面细节是很重要的，理想的方法是使用带转移钟的望远镜，拍摄焦距为800-2500mm。焦比为F/8甚至要小，因此口径100-400mm的望远镜很合适。本影的形状，它的明暗以及颜色都可以拍下，必须记下每张照片的拍摄和曝光时间，对于不带转移钟的望远镜，曝光时间尽可能短，下面给出天气良好时，以F/8焦比ASA400胶片拍摄月偏食的曝光时间，其他的焦比和感光度可相互换算，（曝光时间与f数有关，即与望远镜的口径与焦距之比有关而与单纯的口径或焦距大小无关）。

未食的满月——1/2000秒；

半影中的月亮——1/500秒；

月球的1/10——1/2进入本影——1/30秒；

月球有1/2——3/4进入本影——1秒；

以上时间不是绝对的，可多增加上下各1-2个档次的曝光时间。