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2020年台灣嘉義日環食觀測及攝影全攻略

2020年6月21日 台灣天文界的大事 — 日環食 即將到來,大家應該都已摩拳擦掌的準備了吧!鴻宇光學快速攻略一步步敎您如何好好欣賞日食。

日環食多久會發生一次呢?

  其實這和所謂的沙羅週期有關,同一地點,每次日食現象發生的間隔並不相同。上一次台灣發生日環食是在2012年05月21日,這次是發生在2020年06月21日,而下一次要在台灣看到日食就要等到2070年04月11日的日全食了(但地點僅在恆春以南)。

 

至於再下一次想看到日環食,就得等到更久以後的2215年,主要地點會在台南、高雄和花東地區。因此2020年的日環食堪稱是台灣人此生必看的天文奇景一點也不為過。

【日食發生時的步驟過程與觀測重點】

 

(1) 初虧:因月球自西向東繞地球公轉,當月球東沿相接於太陽西沿,日食正式開始,太陽開始出現虧損。

(2) 環食始:月球繼續往太陽中心移動,當月球邊緣與太陽邊緣內切的時候,稱為環食始。

(3) 食甚:當月球中心與太陽中心最接近的位置,太陽幾乎被月球遮擋,僅剩一圈亮圈,稱為食甚。此時是日環食觀測最震撼的一刻,也是地面感受最暗的時候。

(4) 環食終:月球繼續移動離開太陽中心,當邊緣再次內切於太陽邊緣,稱為環食終。

(5) 復圓:環食終後月球遮擋太陽越來越少,當月球西沿外接於太陽東沿,太陽圓盤形狀完全恢復,整個日食過程結束。

註一:上列為日環食的步驟,若是日全蝕,則第二步驟全食開始稱為食既,第四步全食結束稱為生光

註二:日偏食只有上列初虧、食甚、復原三個步驟

【2020年台灣嘉義日環食的發生過程與時間地點資訊】

想要看到日環食,必須要在環食帶通過的區域(如下圖所示)才能看到,如果您不是在環食帶通過的地方,就只能看到日偏食喔。

 

 

環食帶經過台灣之範圍,台灣以雲林縣水林鄉、嘉義市及東縣成功鎮最接近中心帶。 (影像來源:Google Map)

2020年「夏至」灣將出現日環食,環食帶的正中央剛好通過嘉義。圖為「環食帶路徑圖」及「日環食示意圖」。(嘉義市天文協會提供)

掌握2020年6月21日 日環食各地可見情況,可查詢下方網頁。

Annular Solar Eclipse 2020或是到NASA網頁查詢各種相關資料

【怎麼安全地觀測日食?】

觀測日食的安全防護

選定好地點後,那要怎麼觀看日食呢?

   雖然2020年的日環食是難得一見的天文奇觀,所謂「工欲善其事,必先利其器」,不管用什麼方法去觀賞日食的時候,減光設備保護自己眼睛的工作可不能少。

  日食從開始到結束,觀賞過程中都必須使用太陽濾鏡或是太陽濾光片,其他名稱還有很多,例如太陽濾膜、巴德膜 (baader film)等等,使用前必須確認濾鏡或濾片的表面有無受損的現象,有刮痕或折痕都會影響減光的品質,有一定危險性,使用過程中有可能會因為吸熱後破裂而漏光到您的眼睛之中,會造成眼睛受損,嚴重時會有失明的可能,所以使用前一定再詳加檢查,有問題的濾鏡或濾片千萬不可使用,以免發生危險。

  坊間有許多市售的減光濾片,都有一定減光效果,但不一定可以拿來看日食,可以拿來欣賞日偏食、日環食的濾片或濾鏡必須能減光到十萬分之一。使用不合格的濾片或濾鏡等於是拿自己的眼睛開玩笑,使用太陽眼鏡、或是坊間教授的光碟片、曝光過的底片……等等,也是絕對不可的觀測方式,都有一定的危險性。

【日環食的觀測方法 及 觀測器材推薦】

注意!觀測太陽無論有沒有使用望遠鏡,都要透過專用的濾鏡或濾膜,以免眼睛受到嚴重的傷害。

 

日環食觀測方法:

  • 目視法肉眼觀測(需使用太陽濾片或日食觀測專用眼鏡)
  • 望遠鏡觀測+前置濾鏡或濾膜
  • 自動尋日望遠鏡觀測
  • H-Alpha太陽望遠鏡或太陽濾鏡觀測
  • 投影法

(1) 目視法肉眼觀測(需使用太陽濾片或日食觀測專用安全防護眼鏡)

  最簡單觀測的方式當然就是用肉眼來看太陽囉!可以不透過望遠鏡觀測太陽,但千萬不要以為可以直接看,強烈的日光會灼傷眼睛的,若透過一般的太陽眼鏡也不行,因為減光係數不足,一定要透過這種專用的日食眼鏡 (日蝕眼鏡),這種日食眼鏡只能單獨使用,也禁止跟望遠鏡合併使用。
 
此時看到的太陽像是黃豆大小,很適合在整個日食過程使用。
※陽光刺眼,每觀測一段時間後,一定要讓眼睛休息一下喔!
(2) 望遠鏡觀測+前置濾鏡或濾膜
 
  再次提醒,不能用一般的任何雙筒或單筒望遠鏡直接觀測太陽,望遠鏡集光力更強,需要專門的太陽望遠鏡觀察最為安全,或者是一般小口徑望遠鏡搭配前置太陽濾鏡或濾膜,記得前置型的濾鏡濾膜不能接在望遠鏡後面否則會有危險。
  此外太陽也會東昇西落,強烈建議需要搭配具有追蹤功能的電動經緯儀或赤道儀架台,例如入門最佳推薦的天文小紅望遠鏡套組就有專用的前置太陽減光濾片 (又稱太陽濾光片或太陽濾膜) 可供選購,但是白天沒有北極星可以校正,用指南針輔助難免會有點誤差。
天文小紅 太陽濾片日食拍照 日環食拍攝 日食照片

(上圖) 2019年12月26日 日偏食

拍攝器材:天文小紅望遠鏡搭配專用太陽濾片

拍攝者:鴻宇光學 施勇旭

  入門款還有【天文小小白】BM 80AZ 折射式天文望遠鏡經緯儀套組(須加購專用太陽濾片)【迷你馬】60mm 望遠鏡 太陽觀測組合,晚上用來賞月觀星,白天接上專用前置太陽減光濾片,就變成太陽觀測專用望遠鏡。

天文小紅、天文小小白跟迷你馬望遠鏡的減光濾片並不像是巴德膜像鋁箔這麼薄,而是厚度較厚類似底片的聚合物材質,較為強韌安全,小朋友使用也不怕不小心碰觸到破裂造成危險,讓你輕鬆觀測2020年6月21日台灣嘉義日環食。

(3) 自動尋日望遠鏡
 
  最方便的太陽觀測設備就是這款SolarQuest 70最新專利自動尋日望遠鏡,望遠鏡內建安全的ND太陽濾鏡,架台是配備有光電感測器的電動經緯儀,具有專利自動尋找太陽的功能。
  不要以為太陽這麼亮怎麼會找不到?其實找尋太陽是不能使用尋星鏡的,豔陽下要將太陽導入到望遠鏡視野裡,對於初學者來說變成一種苦差事,這種自動尋日望遠鏡就是一大福音,除了自動找到太陽放入視野中,它還能自動追蹤太陽,抵銷地球自轉,這是一般相機腳架無法辦到的功能。
(4) H-Alpha太陽望遠鏡或太陽濾鏡
 
這種濾鏡是一種窄頻濾鏡,僅能讓H-Alpha氫原子發射光譜進入目鏡中,目的是觀察太陽的色球層特徵例如:日珥,日珥是太陽表面噴出的熾熱氣流,在強烈的光球層掩蓋之下平常是看不見日珥的,要透過這種H-Alpha太陽望遠鏡或太陽濾鏡才能觀察的到,這種設備單價較高,從數萬到數十萬不等,通常是研究單位或學校教育單位購買較多。

(5) 投影法

  這種是傳統的方式現在比較少人使用,投影法是把望遠鏡對準太陽後,將太陽成像於望遠鏡後方的太陽投影板上,調整對焦輪使太陽的影像清晰可見,接著就可以透過投影在板子上的太陽,觀測或記錄日食的變化囉。

※此時目鏡溫度極高,容易融化損壞,這也是一種較具危險性的方式,千萬不要讓小朋友眼睛靠近目鏡喔。

 

【如何拍攝日食】

  這次2020日食如果錯過,在台灣下次要再看到日全食或日環食,就要等到2070年4月11日!你沒看錯就是50年後,全食帶會削過恆春半島,2020嘉義日環食這次沒看到在台灣這輩子可能就沒機會了,這麼難得的天象當然是想要把它紀錄拍下來。

拍攝日環食一般分為一般鏡頭拍攝與接望遠鏡拍攝

  一般相機鏡頭拍攝,可用廣角鏡前端接ND10萬太陽濾鏡,拍攝日環食在空中移動的軌跡,記得一定要用太陽濾鏡喔,否則雖然不會燒傷眼睛,但燒毀鏡頭跟機身也是很痛的…(心很痛)

 

日環食拍攝方法

  • 手機轉接法
  • 單眼相機接望遠鏡
  • 行星相機錄影疊圖法
接望遠鏡拍攝的方式跟拍攝月球很類似,記得一定要有前置太陽濾鏡或濾膜,常見的有:
 
(1) 手機轉接法
手機接望遠鏡最簡單入門的天文攝影法,只要將手機透過手機轉接架固定在目鏡上即可拍攝。
(2) 單眼相機接望遠鏡
 
使用單眼相機DSLR + 攝影接環接在望遠鏡後端,也就是深空攝影常用的直焦攝影法。
 

有單眼相機卻沒有長鏡頭與減光濾鏡怎麼辦?

最近常聽到朋友開始在瘋搶長鏡頭以及太陽濾膜濾鏡,但是你知道即便你有一顆200mm、300mm的鏡頭拍起來的太陽還是小小一顆,至少要600mm以上的鏡頭拍起來大小才有感,可是價格不斐,該怎麼辦?

預算6000元以下 有解決方案?如果自己有DSLR單眼相機(包含無反相機也可以),還沒有夠長焦(600mm以上)的鏡頭加上減光濾鏡, 預算又不多的朋友, 很多人不知道其實可以考慮[迷你馬望遠鏡]代替長鏡頭喔!
迷你馬望遠鏡太陽觀測組焦距750mm+ 太陽濾片4千多元, 只要加購DSLR相機接環跟T接環,價格不到6000元,搖身一變成為DSLR長焦拍攝太陽的神兵利器!

建議使用APS或M4/3單眼或微單眼,等效焦距可達1125~1500mm,拍攝整顆太陽剛剛好, 使用全片幅相機的話周圍四個角會有暗角 ,拍攝太陽其實不受影響 ,不介意者同樣可以使用。

【迷你馬】60mm 望遠鏡 太陽觀測組合

(3) 行星相機錄影疊圖法
 
錄影疊圖法跟拍攝行星與月面方法相同,原理是使用軟體錄製的方式快拍數千張,再用軟體篩選部分清楚的圖片疊合,需要透過NB筆電錄製,此種方法可以大幅消除大氣擾動造成的影響,此種方式拍攝太陽通常是配合H-Alpha太陽望遠鏡或太陽濾鏡較多。

其他日食觀察或攝影重點

  日食攝影主要拍攝太陽被月亮遮住的形狀連續變化,固定時間拍攝記錄這難得奇妙的過程,也可做成影片類似縮時攝影。

貝利珠

  貝利珠是一種日全食或日環食的時候才看得到的天文現象,當太陽幾乎被月球遮住,但因為月球的邊緣是凹凸不平的,所以一些日光通過這些凹陷的地方露出來,這樣我們就會看到月球跟太陽重合的邊緣有像是珍珠的明亮光點,這種光點稱為貝利珠,是相當難得且有趣的天文現象喔。

 在日環食的環食始和環食終階段,由於月球內切於太陽邊緣,是觀賞與拍攝貝利珠的最佳時機。而要觀賞貝利珠的精采現象,需利用太陽望遠鏡,安全地放大觀察才可看見唷。

(上圖)望遠鏡叔叔跟Luke小編在2012年日環食時拍攝的貝利珠

請參考這篇記錄文章>> 2012日環食觀測拍攝紀錄

【嘉義日環食│觀測太陽推薦商品】

 

  • 美國 Lunt Solar Eclipse Glasses 日食觀測專用安全防護眼鏡
  • Kenko PRO ND100000 太陽專用減光濾鏡
  • 【迷你馬】60mm 望遠鏡 太陽觀測組合
  • 【天文小小白】BM 80AZ 折射式天文望遠鏡經緯儀套組
  • 【天文小紅】太陽觀測組合
  • Sky-Watcher SolarQuest 70 自動尋日太陽望遠鏡組

究竟是應該稱作 “日食” 還是 ”日蝕” 呢?

有些人將日食稱為日蝕,如果叫做 "日蝕" 這個 "蝕" 變成侵蝕、腐蝕之義?

其實日食的食是吃的意思,源自古代民間傳說 “天狗食日” ,是太陽被天狗吃掉一口,所以應該稱為 “日食” 才是正確的喔。

日全蝕、日環蝕、日偏食

應該稱為日全食、日環食與日偏食

日偏食 (拍攝者:望遠鏡叔叔 趙偉光,拍攝日期:2010年1月15日)

【何謂日食,如何發生的?】

  日食指的是月球運行到太陽和地球之間,並擋住了全部或部分太陽的現象,此時地、月、日三者連成一線。日食的時間都發生在農曆初一前後的朔月時期。

  至於日食的種類則有以下幾種:

(1) 日偏食:月球從太陽的邊緣經過,遮住部份太陽。

(2) 日全食:月球從太陽的正中央經過,並完全遮住太陽。

(3) 日環食:月球從太陽的正中央經過,但並沒有完全遮住太陽。

  然而為什麼有日全食和日環食的區別呢?那是因為月球繞地球的軌道和地球繞太陽的軌道皆為橢圓形,因此月球和地球、地球和太陽之間的距離並非永遠相同,而是時近時遠。

  由於地球與月球的距離不盡相同,所以不是每次日食都會完全遮住太陽。當月球距離地球較近,可完全遮住太陽,就形成了『日全食』;而當月球距離地球較遠,食甚時,月球無法將太陽全部遮住,而剩下一個圓圈,就成為了所謂的『日環食』。

【台灣歷史上的日環食】

 

上一次台灣可見的日環食:2012年05月21日,地點發生在台灣北部。

請參考這篇記錄文章>> 2012日環食觀測拍攝紀錄

 

至於未來,在2020/06/21後國內可看見日環食或日全食的時間如下:

2070/04/11 日全食:台灣南端 (恆春、蘭嶼)
2074/01/27 日環食:馬祖
2089/10/04 日全食:馬祖 (北竿北部、東引)

【鴻宇光學x望遠鏡研究室】2012 日環食觀測拍攝紀錄

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