【天文】2020年6月21日日環食 錯過再等200年！

本次日環食從非洲內陸至西太平洋，整個亞洲幾乎都在可見食的範圍，臺灣位於環食帶上，全臺食分皆超過0.92（月面掩入日面的視直徑比）。以臺北為例，食分為0.937，可看到遮蔽日面達91.7％的日偏食，而中南部部分地區位在寬47公里左右的環食帶上，遮蔽日面可達97％以上，食分超過了0.99！下一次發生環食帶大範圍覆蓋臺灣的日環食，可要等到將近200年之後的2215年了！6月21日當天臺北天文館也會舉辦日食觀測活動，歡迎全國民眾一同前來參與這次臺灣的世紀盛事。

特別提醒：日食或一般太陽的觀測，須非常注意安全。絕對不可以在沒有任何保護裝置下以肉眼直視太陽，否則可能會造成視力的永久傷害！一定要使用適當減光設備，如日食專用墨鏡，或以投影方式觀察確保安全。

台灣2012年5月21日曾出現日環食，當時為日出帶食，觀測時間較不理想。（圖／台北市天文科學教育館）

日食時間各地略微不同，以下為各縣市日食發生時間。

日食發生的機率

日食每年最多發生5次，最少會有2次；每百年平均發生236.7次；同一地區平均每3年可見一次日偏食，每300多年僅可見一次日全食。

前一次臺灣可見的日食，是2019年12月26日的日偏食；下一次則發生在2023年4月20日，屆時臺灣僅能見到食分約0.15的日偏食。

臺灣前一次見到日環食，是在8年前的2012年5月21日，當時為日出帶食，觀測時間較不理想。而下一次環食帶通過臺灣本島的日環食則要再等到195年後的2215年6月28日！已經不是本篇文章的讀者有機會看到的了，一定要把握這次的機會！

2215年6月28日日環食帶通過臺灣之區域（圖／台北市天文科學教育館）

日食的成因

日食發生的原因是因為月球繞地球公轉的過程中，月亮恰好運行至太陽與地球之間，太陽—月亮—地球幾乎位在同一直線，使得月球遮蔽陽光，陰影落在地球表面上，因而發生日食。

（圖／台北市天文科學教育館）

因此，日食發生的時間必定在農曆初一（朔）。但因白道（月球繞地球的公轉面）與黃道（地球繞太陽的公轉面）之間，平均有5°9'的夾角，所以並非每逢朔都會發生日食，必須要朔日當天，月亮剛好運行至黃白交點附近15.4～18.5度之內時，才會發生日食，這個範圍稱為「日食限」。

（圖／台北市天文科學教育館）

由於月亮繞地球的軌道是橢圓，月地距離會有遠近分別，月亮盤面大小因此產生變化，使得看到的日食現象不同（觀測者所在位置不同也會影響），日食的種類可分為

• 日全食(Total)：月亮離地球較近，完全遮掩太陽，月球本影內可見日全食。
• 日環食(Annular)：月亮離地球較遠，無法完全遮掩太陽，本影延伸區域可見日環食。
• 日偏食(Partial)：無論月亮遠近，在月球半影中者均可見月亮遮掩部分日面。
• 複合日食(Hybrid)或全環食(Annular-Total)：月亮恰好可遮住整個太陽，使地球上部分地區見全食，部分地區見環食。這種日食發生比例極低。

（圖／台北市天文科學教育館）

日食的觀測方式

日食的觀測方法其實與日常的太陽觀測相同，由於陽光非常強烈，稍有不慎便會對眼睛造成永久傷害，因此強烈提醒：必須特別注意觀測時的安全措施與減光設備的安全性，絕對不可以在沒有任何保護裝置下以肉眼直視太陽。

※一般觀賞

1.目視：
用目視的方法觀賞太陽之前，必須先確定：您拿來減光用的器材絕對是有效且安全的！所謂的減光器具，可以用身邊隨手可得的東西，例如1~2層曝光且沖洗過的「黑白底片」（彩色底片效果不佳）、係數11以上的電焊玻璃、專用日食眼鏡（非一般太陽眼鏡）等，但即使這些物品有減光效果，每次觀看太陽的時間也最好別超過10-20秒，以免紅外光或紫外光損害您的眼睛。此外，一般的太陽眼鏡並不具足夠的減光效果，一樣會造成視力受損。而前人使用臉盆裝水，看太陽水中倒影的方法可能也會因為亮度過高難以直視。

2.針孔成像：
如果沒有望遠鏡，可用針尖在紙盒上方鑽一小孔，紙盒底端鋪一塊白色紙板。觀測時將小孔對準太陽，使太陽影像經由「針孔成像」原理投影在紙盒底端來觀察。若在小孔前方加一片透鏡可以有放大影像的效果。

3.減光：
市面上有販售太陽觀測專用減光濾紙，可買來裁切至適當大小使用。一張濾紙的減光效果可能不夠，在正式觀看太陽前，最好事先測試一下幾張濾紙疊加起來的減光效果最好、最不傷眼睛。這種觀測方法每次觀看時間最好不要超過一分鐘。

4.投影：
有望遠鏡者（雙筒或單筒望遠鏡均可），可以透過望遠鏡將太陽投影在白色屏幕或紙上，屏幕的位置絕不能太接近望遠鏡的焦點，觀測者也不可以太靠近屏幕或望遠鏡鏡筒，以免因望遠鏡聚光使屏幕或白紙燒起來，造成觀測者受傷。千萬別直接用肉眼透過望遠鏡的目鏡或尋星鏡來看太陽，暫不觀測時，記得隨手將鏡筒前方的蓋子蓋上，以測安全。此外，如果目鏡中的複合鏡片是用膠合方式組裝，望遠鏡應做好適當減光，或每觀看一段時間就將鏡筒蓋上，以免膠合式目鏡中的膠受熱融化而損壞。

5.望遠鏡加裝減光設備：
若要直接以肉眼透過望遠鏡來觀看日食現象，如同「3.減光」該條所列，一定要將望遠鏡加裝適當的減光設備（最好裝在物鏡前方），如太陽觀測的減光濾紙，或是望遠鏡專用的太陽濾鏡等，否則將會嚴重損害眼睛！

※攝影記錄

強烈提醒：除非是間接拍攝太陽投影板上的日食影像，否則若要利用攝影設備拍攝日食過程，一定要將望遠鏡或相機前方加裝適當的減光設備，以免損壞攝影設備。

1.專業的觀測方式：
使用專門的太陽濾鏡前置在望遠鏡鏡片前方減光，減光1/10000程度拍攝的太陽才不會曝光過度，若同時要目視觀看需減光到1/100000，不要使用目鏡或內置濾鏡，因為濾鏡位置接近焦點，會因鏡片聚熱破裂而發生危險。這種減光濾鏡可用一般攝影用的ND4～ND400濾鏡加以組合，但安全性不如天文專用的太陽濾鏡ND4.0(減光1/10000)或ND5.0(減光100000)以上、或前述的太陽減光濾紙。無論使用哪一種，濾鏡使用前必須先仔細檢查有無鍍膜脫落或凹凸不平的現象，如果有此現象，最好不要再使用。

2.日食攝影：
日食攝影所需的攝影機或相機不需要長時間曝光的功能，甚至需要縮短曝光時間，最好可以在影像中記錄拍攝資料，作為正式的攝影記錄。曝光時間需在日食前先多做幾次測試，真正拍攝時也最好多拍幾張不同曝光值的照片，或利用包圍曝光的方式，得到最佳的影像。使用數位相機拍攝時，需先算好記憶卡容量，並使用已充飽電的電池，以免在日食的緊要關頭出錯而遺憾。

• 擴大攝影：
  拍攝日食各階段的特寫鏡頭，必須使用焦長400～1000mm以上的鏡頭或望遠鏡，或是利用焦長200～300mm鏡頭加裝2X或3X加倍鏡。相機或攝影機必須固定在三腳架上，可用直焦攝影或放大攝影。若使用ND5.0（將太陽光減低至原來的1/100000）的太陽濾鏡，相機調至f/8的光圈及感光度100的模式，則曝光時間約在1/500秒拍攝，再依影像中太陽曝光情況調整最佳曝光值；如使用無法調整光圈或快門速度的數位相機，可用曝光補償功能降低影像曝光程度。不過各相機性能不同，攝影者還是需要自行注意畫面的品質，視情況隨時調整。下方圖片為各鏡頭可見之太陽影像大小參考圖，取自NASA Eclipse網站。

（圖／台北市天文科學教育館）

• 間歇攝影：
  事先確定日食全程所需時間與太陽在天空的路徑，選擇適當的鏡頭，將相機固定在三腳架上，日食過程中間隔一固定時間拍攝太陽情況，並隨太陽亮度情況調整曝光量拍攝。待日食結束之後，利用影像處理軟體，將所有過程合成在一起。拍攝太陽情況需要透過濾鏡減光，太陽曝光恰當下背景會是一片漆黑，可另外趁太陽不在取景範圍內時取下濾鏡拍攝地景，再與太陽影像合成就可得到如下圖般的影像。

2012年5月21日日環食／周紀宇攝於富貴角燈塔

• 用手機拍日食：
  照相手機的鏡頭較小，除了可使用專用濾鏡減光外，也可將目視用的減光片貼於鏡頭前減光。使用手動模式就能控制對焦（設在無限遠）、固定ISO，再依太陽曝光程度調整適當快門速度，若手機無手動模式功能，可使用曝光補償（調到－的位置）減低太陽過曝程度。照相手機拍照雖然方便，但一般手機都是搭配廣角鏡頭，所以拍到的太陽會小小一顆，畫質也會比其他數位相機要差些。

※其他觀察記錄方式

1.日食前後的環境氣溫、天光亮度等會有變化，可利用相關設備記錄。

2009年7月22日日全食天光變化／吳昆臻攝於中國杭州

2.本次日食發生時逢太陽活動極小期，太陽黑子和日珥等現象可遇不可求，不過太陽活動無法事先預測，或許仍然有機會可見到，其中後者必須利用特殊儀器才可見。

資料來源：台北市天文科學教育館