7月星空預報

7月是2018年裡天象最精彩的一個月,這一個月可以看見水星東大距、火星衝和月全食等五星級的天象不要錯過了!


7月12日(農曆廿九),水星東大距
水星是太陽系中最靠近太陽的行星,常常被太陽強光影響,不容易看見。觀看水星最好的時機是東大距或西大距,也就是水星在天空中離太陽最遠的位置。日落時,水星一般在東西大距的仰角都小於20度,7月12日的水星東大距,水星在日落時的位置可以達到仰角20度!這是因為水星將在7月20日過遠日點,才讓水星到達這樣的高度,這是近幾年最適合觀看水星的好時機!


7月12日,水星東大距,日落後的西方可以看見金星、水星和軒轅十四連成一線。(Stellarium軟體製作)


7月16日(農曆初四),金星合月
7月16日,日落後的西方,可以看見金星合月,金星和月亮相距約3度,接下來幾個月的金星合月都不會這麼靠近,好好把握這個好機會!


2018年5月17日的金星合月,攝影:李昫岱


7月27日(農曆十五),火星衝
火星大約每兩年會靠近地球一次,當地球的位置位在火星和太陽之間時,稱為火星衝。火星將在9月16日通過近日點,所以今年的火星衝時,火星會相當靠近地球、相當的亮!亮度達到-2.8等,甚至比今年的木星衝(-2.5等)還亮!

日落後,火星就會出現在東方的地平線,東方最亮、紅色的星點就是火星,不要錯過這難得的好機會。


哈伯望遠鏡於2016年5月12日拍攝的火星,拍攝的時間相當接近兩年前的火星衝,藍白色的部分是火星上的雲。影像來源:NASA


7月28日(農曆十六),月全食
錯過年初(1月31日)的月全食嗎?這個月還有機會看到今年的第兩次月全食。全台灣都可以看見7月28日清晨的月全食,從初虧、食既、食甚和生光只要天氣好都能看見,但是台灣卻看不到最後復圓的樣子,因為月亮已經在5:25左右西落了。



初虧
食既
食甚
生光
復圓
台灣時間
2:24
3:30
4:22
5:13
6:19
資料來源:NASA


7月28日的月全食。原圖取自NASA


觀看這次的月全食,最好選擇西邊開闊的地方,因為食甚發生時,月亮只在地平線上約12度的位置,相當容易被地平線上的建築或樹遮蔽。


另外,7月28日也會出現火星合月,火星在月亮南方約6.5度的地方,月全食發生時,可以同時看見紅色月亮和紅色火星!


祝 觀星愉快!

夏至

太陽在天空中的位置不是固定不動的,除了每天的東升西落外,還會南北移動。太陽東升西落是地球自轉的結果,而南北方向的移動,則是因為地球的自轉軸傾斜,加上繞太陽公轉所造成。

至點和分點
太陽在天空中移到最北邊的這一天稱為夏至,也是北半球白天最長的一天;而太陽移到最南方的那一天則為冬至,這一天北半球的夜晚時間最長。這個兩個至點之間,白天和黑夜的時間一樣長的日子稱為春分和秋分。

太陽在夏至、春分和冬至日出一小時後的位置,夏至這一天時,太陽的位置位在一年之中的最北邊。(Stellarium軟體製作) 


夏至之前太陽會持續的往北移動,夏至之後太陽就會逐漸移向南方,而夏至那一天,太陽正好是靜止的。夏至的「至」,也就是英文的solstice,拉丁文的意思是太陽停止移動。

日照時間最長
夏至這一天是6月20日或21日,西方傳統上認為是北半球夏天的第一天,這一天北半球白天最長,接受到的太陽光也比其他的日子多。但是北半球的最熱的時間卻出現在7、8月,反而是出現在夏至之後,白天比較短的時間,這是為什麼呢?

這跟每天的最高溫,通常不會出現在中午12點,而是在下午一、兩點類似。那是因為熱是逐漸累積的,雖然中午的時候太陽光最強,但是熱能還沒累積到最大,中午過後熱能還持續累積,到一、兩點時熱能累積到極大,這時候的溫度才會達到最高。地球的溫度也是一樣,雖然夏至的時候受到的日照最多,不過夏至之後熱能持續累積,到7、8月時才會累積到最大,這個時間溫度才會達到最高。

台灣這個緯度,白天最長的夏至和白天最短的冬至,白天的時間差了大約3小時,這樣的差異不算太大。但是高緯度的地方,最長的白天可以長達24小時!也就是永晝,太陽一整天都不會落到地平線下,不過冬至的時候,太陽都不會升上地平線,也就是沒有日出,這就是永夜,這段時間都看不到太陽。所以住在高緯度的人是很珍惜寶貴的太陽光,北歐每年在夏至前後,會舉行仲夏節,據說仲夏節的時候,熱鬧程度和聖誕節不相上下,可見北歐人對夏至這個特別日子重視的程度。

6月星空預報

6月的星空很精彩,不但可以看見土星衝,還有機會看見灶神星,另外金星合月也精彩可期!


日落後,木星和金星分別出現在東方和西方,夜空中最亮的兩顆行星遙遙相對,這兩顆行星的亮度都比夜空中的恆星還亮。因為行星不會閃爍,所以日落後往東方和西方找最亮,而且不會閃爍的「亮星」,就可以找到木星和金星。6月下旬時,土星也會出現在日落後的東方。


日落後,木星和金星分別出現在東方和西方。(Stellarium軟體製作)


6月16日(農曆初三),金星合月
錯過5月18日的金星合月嗎?不要錯過6月16日的金星合月。這次金星和月亮的間距大約3度,比上個月的金星合月還要近(相距5.5度)。


金星合月時,月相只會是細細的眉月或殘月,不會是上弦或下弦,更不會發生在滿月。所以每次金星依偎在月亮旁邊時,月亮看起來就多了一分秀氣。


5月18日(農曆初四)的金星合月,攝影:李昫岱


6月20日(農曆初七),灶神星衝
灶神星(Vesta)是太陽系中最大的小行星,在小行星帶上的大小僅次於矮行星穀神星(Ceres),不過肉眼是看不見穀神星。灶神星比穀神星靠近太陽一些,加上灶神星的返照率是穀神星的4倍左右,所以灶神星會比穀神星亮。


一般灶神星衝的亮度都暗於6等,肉眼不可見。但是今年灶神星在5月9日過近日點,所以它才會達到5.3等,亮到肉眼可見。下次灶神星要這麼亮必須等到2029年,所以不要錯過這個好機會!


灶神星6月20日時位在人馬座,土星的附近。(Stellarium軟體製作)


6月21日(農曆初八),夏至
太陽在天空中的位置不是固定不動,除了每天的東升西落外,還會南北移動。太陽東升西落是地球自轉的結果,而南北方向的移動,則是因為地球的自轉軸傾斜,加上繞太陽公轉所造成。太陽在天空中移到最北邊的這一天稱為「夏至」,也是北半球白天最長的一天。


太陽在夏至、春分和冬至日出一小時後的位置,夏至這一天時,太陽位在一年之中的最北的位置。(Stellarium軟體製作)


6月27日(農曆十四),土星衝
6月除了灶神星衝外,土星也到衝的位置,這兩個天體都位在人馬座裡。地球軌道以外的行星(例如:火星、木星、土星)跟太陽與地球排成一直線時(地球位在太陽和行星中間的位置),就稱為「衝」。行星衝的時候,幾乎就是行星距離地球最近的位置,行星看起來最亮,所以最適合觀測。別錯過今年最適合觀看土星的時機!


6月27日,土星衝。日落後土星就會出現在東南方。(Stellarium軟體製作)


6月28日(農曆十五),火星留
一般的時候,火星在天空中是由西往東移動,稱為「順行」。但是地球靠近火星時,火星會出現由東往西運行的現象,這稱為「逆行」。順行轉逆行或逆行轉順行時,火星會出現短暫的停留,這就稱為「留」。今年6月28日和8月28日都會出現「火星留」,而兩次的火星留之間則是「火星衝」。


看過4月的木星衝和5月的土星衝,接下來就期待7月的火星衝!


今年6月28日和8月28日都會出現「火星留」。兩次的火星留之間則是「火星衝」。(Stellarium軟體製作)


祝 觀星愉快!

太陽黑子會影響我們嗎?

1967年5月23日,美國在阿拉斯加、格陵蘭和英國的軍事雷達同時受到干擾,當時正逢美國和蘇聯兩強之間的冷戰時期,這3座雷達站是為了預警蘇聯的核子飛彈攻擊。如果蘇聯發射核子飛彈攻擊美國,這3座北方的雷達站就在攻擊的必經路線上。然而3座雷達站同時受到干擾,可能就是蘇聯對美國發動攻擊的前兆!美國空軍相當緊張,掛載核子武器的戰機準備升空反擊,第三次世界大戰一觸即發。但是這真的是蘇聯發動攻擊的信號嗎?


風暴來襲!
雷達站被干擾的5天前(5月18日),遠在1億5千公里外的太陽表面,出現了一群巨大的太陽黑子。5月23日,這群太陽黑子的附近爆發出劇烈太陽閃焰!好幾個天文台都觀察到這個現象。


太陽閃焰發生在活躍的太陽黑子附近,它出現的時間只有短短的幾分鐘到幾十分鐘,但是太陽閃焰會產生巨大的能量,這股能量會發出強烈的電磁波,從X射線、紫外線、可見光到無線電都有。


還好美國空軍有詢問太空氣象預報員,預報員告訴他們太陽表面出現強烈的太陽閃焰,這3個雷達站受到的是太陽閃焰的無線電干擾!而不是蘇聯,太陽觀測所提供的正確訊息,即時阻止了一場可能爆發的戰爭!


太陽閃焰
太陽閃焰常常會引發日冕大量噴發(coronal mass ejection),日冕大量噴發會從太陽表面釋放出大量的帶電粒子,如果這些帶電粒子正好朝著地球,那我們就會受到嚴重的影響。這些帶電粒子會引發磁暴(geomagnetic storm),1989年3月發生的磁暴,造成加拿大魁北克的供電系統毀壞,6百萬人無電可用。


圖中右側拱形的結構就是日冕大量噴發,影像取自NASA的Solar Dynamics Observatory


不過日冕大量噴發也不是一無是處,這些帶電粒子會沿著地球的磁力線,進入地球南北兩極的大氣層,當它們和空氣碰撞就會發出美麗的極光!所以極光通常只有在南北極的地方才可以看見。如果日冕大量噴發的規模很大,那麼極光就會從南北兩極往赤道延伸。


什麼是太陽黑子?
前面提到,太陽黑子附近產生太陽閃焰,那麼太陽黑子又是什麼呢?太陽黑子是太陽表面溫度較低的地方,太陽表面的溫度大約是攝氏5500度,太陽黑子的溫度大約是攝氏3、4千度。從地球上看,它們只是太陽表面的一個小黑點,不過它們實際的大小通常都比我們的地球還大。


太陽黑子會在太陽表面上出現和消失,一般太陽黑子的壽命是幾天到幾個星期,長期觀察太陽黑子,會發現太陽黑子的數量有一個11年左右的週期。太陽週期開始於太陽黑子最少的時候,此時太陽表面看起來相當乾淨,稱為太陽極小期。接下來幾年太陽黑子的數量會漸漸增加,當數量達到最多時,稱為太陽極大期。過了極大期後,太陽黑子的數量會漸漸減少,再次回到極小期。最近一次的太陽週期開始於2008年12月,2014年4月時達到極大期,現在太陽黑子的數量正在減少中。


太陽黑子的11年週期,縱軸為太陽黑子的數量,橫軸為年代,圖片取自NASA


太陽黑子是太陽活躍程度的指標,黑子數量越多,太陽就越活躍,這時太陽閃焰數量也會比較多和規模也比較大。太陽在極大期時,發出的能量會比極小期時多大約千分之一。


極大期和極小期的太陽,右圖的太陽表面有許多的黑子(極大期),而左圖卻一顆黑子都沒有(極小期),影像取自SOHO望遠鏡。


黑子是太陽表面比較暗的地方,太陽黑子極大期時,變暗的地方增加了,為何太陽發出的能量反而比較多?那是因為太陽黑子增加的時候,太陽光斑(solar facula)也增加了,光斑的亮度比太陽表面還亮,太陽光斑增加的亮度比黑子減少的還多,所以整體而言,太陽發出的能量還是增加了。


一大群的太陽黑子會引發太陽閃焰造成災難,那麼如果太陽黑子數量太少又會如何呢?長期的太陽黑子紀錄,科學家發現在1645年到1715年之間,太陽黑子的數量非常少,沒有明顯的極大期和極小期,這段期間稱為蒙德極小期(Maunder Minimum)。這段期間歐洲和北美的溫度比平均溫度還低,這造成冬天不常結冰的英國泰晤士河,變得較常結冰。


近幾年來觀測到的太陽黑子數量比預期的還少,一些科學家“推測”地球即將進入小冰河期,就像蒙德極小期一樣,我們的地球未來會如何呢?地球的溫度真的會降低嗎?這些都需要時間去證明,持續的關注太陽黑子,看看它會為我們帶來什麼樣的影響吧!

5月星空預報

5月份天氣漸漸變熱,中國的曆法習慣上把5月初的立夏當作夏天的開始,「立」有開始的意思,例如:立國。就像二十四節氣裡立春、立秋和立冬一樣,它們都是季節開始的節氣。

今年(2018)的立夏發生在5月5日。


二十四節氣是根據太陽在黃道的位置訂定,跟月亮的朔望週期無關。二十四節氣以春分為黃道0度,每一個節氣在黃道上相隔15度,立夏是春分後第3個節氣,所以立夏時,太陽位在黃道45度的地方,每年的立夏發生在5月5-7日之間。


和中國曆法不同,西方習慣上把夏至當成夏天的第一天,立夏和夏至相差一個半月,到底哪一個比較正確呢?科學上並沒明確定義夏天是從哪一天開始的,夏天從哪一天開始其實只是習慣上的問題。


5月9日(農曆廿四),木星衝
5月的重頭戲是木星衝,所謂的木星衝是指太陽、地球和木星三個天體依序排成一直線的時候。木星衝的前後是木星最靠近地球的時候,這時木星看起來最大、最清楚。


哈伯太空望遠鏡拍攝的木星,影像來源:NASA

因為太陽、地球和木星排成一直線,所以太陽西下後,木星就會從東方升起,午夜時,太陽在我們的正下方,這時木星就在正天頂,當木星西下時,太陽有正好東昇。整個晚上都可以看見木星,所以木星衝是最適合觀察木星的好時機!

木星衝是指地球位在太陽和木星的中間,三個天體排成一直線。


當木星和其他恆星一起出現,哪一顆才是木星呢?木星比最亮的天狼星還亮,而且行星不像星星會一閃一閃的閃爍。所以木星衝前後,日落後往東看,最亮而且不會閃爍那一顆就是木星。


不是只有木星會有木星衝,地球軌道以外的所有行星都會出現行星衝,今年很特別5月的木星衝之後,6月會有土星衝(6/27),而7月時則會出現火星衝。


每年幾乎都會發生木星衝和土星衝,去年的木星衝(2017/4/8)和土星衝(2017/6/15)發生的時間相差兩個多月。今年則相差一個多月,明年相差不到一個月,到了2020年,木星衝(2020/7/14)和土星衝(2020/7/21)相差只有一個星期!到時候可以在人馬座看見兩顆行星「衝」在一起!


祝 觀星愉快!

1990年哈伯太空望遠鏡發射升空

哈伯太空望遠鏡於1990年4月24日由發現號太空梭發射升空,它是美國航空太空總署所發展的四大太空望遠鏡之一,另外三部太空望遠鏡是康普頓γ射線望遠鏡、錢德拉X射線望遠鏡和史匹哲紅外望遠鏡,哈伯望遠鏡主要的觀測波段是可見光。

望遠鏡最重要的就是它的口徑,口徑越大可以看到越暗的天體,哈伯望遠鏡的口徑是2.4公尺,只有當時最大的地面望遠鏡一半大,那麼為什麼還要建造哈伯望遠鏡?哈伯望遠鏡的優勢又是什麼呢?

哈伯望遠鏡最大的優勢就是它超高的解析度,地面上的望遠鏡受到大氣擾動的影響,會大大地降低望遠鏡的解析能力,而哈伯望遠鏡位在大氣層之外,不會受到大氣擾動的影響,所以能達到非常高的解析度,這是地面望遠鏡所無法做到的,天文學家希望透過位在太空中的哈伯望遠鏡得到高解析的影像。


哈伯太空望遠鏡(發現號太空梭拍攝       

不過事情並不是原先預想的一樣,天文學家發現哈伯望遠鏡拍回的影像很模糊,重新檢視哈伯望遠鏡的設計後,發現它的鏡面設計上有瑕疵,這個瑕疵造成影像模糊。為了修正這個問題,1993年奮進號太空梭運送新的修正鏡和儀器到哈伯望遠鏡的軌道,花了10 天的時間安裝修復哈伯望遠鏡。這一切的努力都獲得了回報!哈伯望遠鏡提供了該有的解析度,之後又發射了幾次的太空梭,對哈伯望遠鏡進行儀器的更新和維修,讓它能持續地提供天文學家最佳的觀測結果。


太空人執行哈伯第一次維修任務

第一次維修任務後,哈伯的影像解析度大幅改善

隨著2011年太空梭除役,哈伯望遠鏡已經沒有辦法再進行維修和更新,它上面的儀器設備總有一天會老化損壞,美國太空總署已經在建造新一代的太空望遠鏡-詹姆斯 韋伯太空望遠鏡,預計在2020年發射升空,它將取代已經服務了二十多年的哈伯望遠鏡。

哈伯望遠鏡是以天文學家愛德溫・哈伯的名字命名的,1929年時哈伯發現宇宙正在膨脹,在此之前人們以為宇宙是靜止的,這發現改變了我們對宇宙的認知,遺憾的是這個偉大的發現,並沒有得到諾貝爾獎的肯定。當初在建造哈伯望遠鏡時,其中的一個重要目的,就是要精確地量測宇宙膨脹的速度,1998年有一組天文學家利用哈伯望遠鏡發現宇宙不只是在膨脹,而且是加速膨脹!這個出乎意料的結果得到了哈伯沒能得到的諾貝爾獎!哈伯望遠鏡超越了哈伯,更扭轉了所有人對整個宇宙的認識!

礁湖星雲M8

美國航太總署為了慶祝哈伯望遠鏡發射升空28年紀念,用哈伯望遠鏡上面的可見光和紅外相機拍攝了著名的礁湖星雲M8。這個星雲是個恆星形成區,有許多的恆星正在形成。影像靠近中心的地方是一顆大質量恆星:赫歇耳36(Herschel 36),它的質量大約是太陽質量的30倍。


左圖和右圖分別是哈伯太空望遠鏡拍攝礁湖星雲的可見光和紅外影像,影像來源:NASA

左圖和右圖分別是礁湖星雲可見光和紅外線的影像,這兩幅影像的方向和視野是一樣的,但是為什麼兩幅影像看起來截然不同?左圖只見五顏六色的雲氣,沒有幾顆星,而右圖則是密密麻麻的星星,沒有什麼雲氣。
赫歇耳36這樣的大質量恆星,表面溫度非常高,會發出強烈的紫外線,紫外線會把附近的雲氣游離,發出特殊的波長。左圖是可見光相機用三組濾鏡拍攝的影像,主要觀察到的是M8裡的雲氣。
紅外線的穿透力比可見光強,所以恆星發出的紅外線會穿透礁湖星雲的雲氣,讓我們看見雲氣裡和背景的恆星。這些恆星被埋在雲氣中或雲氣的背後,它們發出的可見光被雲氣遮蔽所以看不見。
可見光看起來相當寧靜柔和,而紅外的影像卻密集紛擾,同樣的天體用不同的方式看起來就是不一樣!