志祺七七
2020.06.19

6/21日環食隆重登場,這次不看再等195年?日環食真的那麼稀有嗎?|志祺七七

各節重點:
00:00 前導
01:21 日食小介紹
04:47 日環食很稀有嗎?
07:03 這次日環食哪裡看?
08:48 那如果去不了怎麼辦?
09:44 觀賞日環食要準備什麼?
10:41 我們的觀點
11:59 提問


---【 影片口白逐字稿 】---


這個星期日的下午,在南台灣可以見到難得的「日環食」天文奇景,這次沒看到的話,要等快 200 年才能看到下一次的日環食。不過,「現在不看,就要再等多少年」之類的說法,好像滿常聽到的。不禁讓人好奇,日食真的有那麼稀有嗎?這次會出現的日環食又有什麼特別的地方呢?

今天,就讓我們一起來聊聊「日環食」吧!

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hiho~大家好,我是志祺!

這個星期天下午的日環食,因為不用出國就可以在台灣就看到,而成為很多天文迷引頸期盼的盛事。而且根據媒體報導,這次沒看到的話,就要等到 2215 年才能再一次在台灣看到了。不過,印象中 2009 年和 2012 年的時候,台灣好像也都看得到日食的天文現象呀!所以我們接著去查了一下 21 世紀總共會有幾次日食,結果發現這 100 年當中,總共會在地球上出現 224 次。

恩⋯聽起來好像不少啊!這讓我們感覺很好奇,「日環食」它究竟有什麼特別的地方?真的那麼稀有嗎?所以就決定今天要來仔細研究一下。


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【日食小介紹】

在以前天文知識還沒這麼發達時,日食被認為是一件很可怕的事情,太陽在天上好端端的怎麼突然就不見了呢?

古時候的人們覺得,這應該是某些超自然的力量在主宰,除了我們熟悉的傳說故事「天狗食日」之外,像是維京人的北歐神話裡面也有類似的傳說,他們認為天上有一隻不斷追著太陽跑的狼,當日食出現的時候,就是狼追上太陽的時候,那為了要讓太陽可以回來,人們會趕快敲鑼打鼓,把那隻狼趕走。此外,日食在古代也被認為是,上天對於君王不滿意的表現,甚至是國家即將發生重大事件的徵兆,例如災難、戰爭或者是皇帝駕崩等等,也因此給人很多想像的空間。

不過,現在大家應該都知道日食發生的原因,是太陽被月亮擋住所造成的,跟神話動物或者是國君沒有關係。那根據地球、月球和太陽之間的位置關係,會有日全食(Total)、日環食(Annular)、全環食(Hybrid)和日偏食(Partial), 這 4 種不同的日食現象。

月球的陰影分成本影區和半影區,在本影區裡面的人看到的是日全食,那在半影區的人呢,看到的就是日偏食。那因為月球軌道是橢圓形的關係,有時候日食出現的時候,月球會離地球遠一點點,那這時候中間的陰影區域,就會是「偽本影區」,那這時候觀察到的,就會是「日環食」;那如果月球的位置剛剛好在「本影區」和「偽本影區」的交接點附近的時候,就會看到日環食變成日全食,再變成日環食的現象,這就是相當稀有的「全環食」了。

那有時候因為角度的關係,月球的本影區陰影並不會投影到地球上,那這時候地球上看得到的,也就只有日偏食了。從示意圖上可以看到,不管月球的本影區有沒有在地表上,又或是距離地球多遠,都一定會有半影區的存在,也就是說只要有日食發生,就一定會有日偏食出現,而且通常看得到日偏食的區域,範圍也都滿大的。

所以事實上,大部分的時候看的到的日食現象,其實都是以日偏食為主。那撇除了比較常見的日偏食之後,那這次台灣可以看得到的「日環蝕」是不是真的很稀有呢?

【日環食很稀有嗎?】

我們在前面的時候,查到的 224 次呢,是把 21 世紀所有的日食全部加起來的次數,總共有 68 次日全食、72 次日環食、7 次全環食,還有 77 次是只有單純的日偏食,平均每年會發生 2-3 次日食現象。雖然聽起來好像不少,但一般來說,要不出遠門、在自己家就能看到日全食或日環食的機率並不高。根據統計,同一個地方平均要等 300 多年才會看到同樣的現象,所以日食其實還是滿稀有的。

但我們要怎麼知道下一次日食什麼時候會出現呢?

其實早在幾千年前,古巴比倫人就發現日食的出現,其實有某種規律。大約每經過 18 年 11 天又 8 小時,就會重新出現軌跡相似的日食,而這個時間就被稱為「沙羅週期」。會有這個現象的原因是,月球繞地球公轉的「白道面」和地球繞太陽公轉的「黃道面」沒有完全疊在一起,差了 5 度的夾角,所以必須要過一段時間,才會重新回到類似的相對位置。不過,因為這個週期不是剛好整數的天數,加上公轉軌道的角度差,所以下一次日食的軌跡會往西北平移。

科學家發現,如果我們把這些軌跡很接近的日食都歸類到同一組的話,會發現歷史上所有的日食都可以歸到某一組裡面。比如說:台灣在2009年那次可以看得到日偏蝕,那次是屬於「序列136」,那同一個序列的上一次日食是發生在 1991 年;那 2020 年的這次是屬於「序列137」,它的上一次就是是發生在 2002 年的時候,而下一次是發生在 2038 年,但因為軌跡會平移的關係,下一次日環食台灣就看不到了。

也因為日食的這個特性,所以歷史學者可以用來回推古代的歷史事件,是在哪個年份發生的。此外,科學家也是藉此計算出未來日食發生的時間和地點,才得到「下一次要在台灣島上看到日環食,要再等195年」這樣的結論。

好啦,那話說回來,這次難得的日環食景象,在台灣哪裡才能看得到呢?


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【這次日環食哪裡看?】

這次看得到完整日環食的「環食帶」,一路從非洲中部到阿拉伯半島,再到印度北部,接著進入中國,最後再來到台灣。那星期天當天,日環食會從西邊先開始出現,然後一路往東邊移動。最先看到是環食的會是金門,然後換澎湖看得到,然後才到台灣本島的雲林、嘉義還有花蓮和台東。那這次日環食最適合觀賞的地點是在「嘉義市」,因為整個嘉義市的行政區內都在環食帶裡面。


那在看日環食的時候,總共會經歷 5 個不同的階段

當月球和太陽的邊界第一次接觸的時候,叫做「初虧」

那當整個月球的圓形都進到太陽裡面,月球和太陽出現第次接觸的時候就叫做「食既」;

那當月球中心正對太陽中心的時候,遮蓋面積最大的那個瞬間,就叫做「食甚」;

那當月球準備要離開太陽的時候,月球和太陽邊界的第三次接觸,叫做「生光」

在這之後天空就又會慢慢變亮;到最後月球完全離開太陽的時候,會有第四次的接觸,這個時候就叫做「復圓」

這 5 個階段是不論日環食還是日全食都可以觀察得到,而日偏食比較不一樣的地方是,因為月球沒有完整蓋著太陽,所以看不到第二接觸點的「食既」和第三接觸點的「生光」。


那以這次的嘉義市來說,這次的日環食,太陽從下午 2 點 49 分開始被遮住(初虧),太陽會在 5 點 25 分完全回到原狀(復圓),日環食則會在下午4點13分出現,但只會持續 1 分鐘的時間,還滿短暫的,所以到時候大家要把握難得的機會喔!


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【那如果去不了怎麼辦?】

如果到時候去不了看得到日環食的地方也沒關係,這次很特別的是,全台灣都看得到日偏食,而且太陽被蓋住的比例都很高喔!

一般在天文學上,會用「食分」這個指標,來具體的量化有多少比例的太陽被月球遮住。比例越高,太陽遮住的區域越大,天空就會越暗。那食分大於或等於 1,就是日全食;小於 1 就是日偏食;不過,日環食因為外圍會有一圈沒遮住的區域,所以食分就會稍微小於 1。

幸運的是,這次的全台灣各地的「食分」都高滿高的,看得到日環食的嘉義和金門超過 0.99,而其他地方看得到的日偏食也都有超過 0.93,蓋住的比例其實算是滿高的。所以即使沒有專程跑一趟到環食帶去看的話,其實待在自己家,也是可以看到滿厲害的日偏食的喔!


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【觀賞日環食要準備什麼?】

那在觀賞日環食之前,我們要先準備好可以減光1萬倍以上的「日食專用眼鏡」才行,戴上它才能直接看太陽,千萬不要只戴太陽眼鏡就想觀賞日食喔,那樣遮光的效果完全不夠,會讓眼睛受傷。

那如果手邊沒有日食專用眼鏡的話呢,也可以拿一張厚紙板,在上面戳一個小洞,利用「針孔成像」的原理,讓少量的光通過,就可以在地面上看到太陽的亮點,漸漸被月亮遮住的過程。

那如果想要拍照的話,最簡單的方法,就是直接把日食專用眼鏡放在手機鏡頭上,然後切換成手動對焦,把焦距設在無限遠的地方,然後再把曝光補償調低到適合的亮度就可以了。

那如果你在的地方,很不巧地天氣突然變差的話,那也不用擔心就錯過這次機會了,台北市立天文館到時候也會有日環食的直播,大家可以到他們的網站或是他們的 YouTube 上面看。

【我們的觀點】

雖然我們不是專業的天文迷,但是也覺得日食這個現象滿有趣的,而且也很難得,所以就想說要整理一些相關的小知識,分享給大家,一起當一個「一日天文迷」!

不過,當我們開始研究日食的時候,就發現不論是這次的日環食,還是 2009 年,又或者是 2012 年的新聞,標題總是說「這次不看要再等多少年才看的到」。我們就想說,這種說法也太常聽到了吧?這次還來?

不過,在好好研究之後,發現其實那些標題也沒說錯啦。因為如果不飛到國外,要在台灣看的話,日環食要等195年;而日全食的話,則是要等到 2070 年 4 月 11 日才能再看到。那日偏食就算比較常見了,下一次在 2023 年 4 月 20 日就有機會看到了。只是大家對於日食的印象,總是把這幾種都混在一起,才有一種好像被騙的感覺。

說到這裡,我就想到,其實在現在網路直播這麼方便,就算在台灣看不到日食,其實也能看國外正在發生的日食直播。甚至,如果未來坐火箭上太空變得很容易的話,還有可能可以直接飛到月球的陰影裡面,直接就可以看到日食了也說不定呢!就不用擔心日食要等很久才能看到了,那想去就去、想看就看!真的很棒呢!

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好啦,那今天的提問想要來問問大家,下面幾個天文現象你看過哪一種呢?
A. 令人讚嘆的日全食
B. 彗星在夜空中漂亮的彗尾
C. 水星、金星、火星、木星和土星連成一線的「五星連珠」
D. 其他,留言告訴我們吧!

最後,如果你喜歡今天的影片,歡迎分享出去,讓更多人知道「日環食很稀有的秘密」!
此外也可以點這邊,看看「SpaceX載人火箭升空」的討論;
那麼,今天的志祺七七就到這邊告一段落,我們明晚再見囉~掰比!



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【 本集參考資料 】

→ 日食|維基百科:https://bit.ly/2UQmarV
→ 21世紀日食列表|維基百科:https://bit.ly/37AVVdW
→ 沙羅週期|維基百科:https://bit.ly/37AVX5y
→ Solar eclipse of June 21, 2020|維基百科:https://bit.ly/2Y718Hw
→ NASA to World Atlas of Solar Eclipse Paths:https://go.nasa.gov/2YbNJhs
→ NASA - Periodicity of Solar Eclipses:https://go.nasa.gov/2Y9T9JO
→ Oman - Inde - Tibet (Chine) - Eclipse Annulaire de Soleil du 21 juin 2020 - Cartographie Interactive Google - Xavier Jubier:https://bit.ly/30RNjyy
→ 台北市立天文館日食介紹網站:https://bit.ly/2Y7fbNe
→ 20200621 日環食現場直播(雲林辰光國小):https://bit.ly/2AM78wh
→ 2020嘉義市日環食系列活動:https://bit.ly/37DeYV3


【 延伸閱讀 】

→ 史上最重要的日食觀測│科學史上的今天:5/29 - 泛科學:https://bit.ly/2zI6Fe2
→ 日月合璧,五星連珠|科學史上的今天:2/5 - 泛科學:https://bit.ly/3hGykx3
→ 1919年5月29日日食:https://bit.ly/2YRFF4e
→ 時空扭曲100年─從1919年5月的日全食談起:https://bit.ly/2YPQKTr
→ 錯過再等200年!6/21夏至7縣市日環食 1圖看懂全台晴天機率:https://bit.ly/2APhknU
→ Total view: A brief history of solar eclipses seen from space:https://bit.ly/2YQ5iCM
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