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日食的观测

  根据天文台发布的日的有关资料(日期时刻、食分和见食地区等),人们就可以对所在地区的日用食进行观测。

  太阳是一个发出极度强光的天体,因此对日食进行观测时,千万不可用肉眼直接观看,即使日偏食的时候,当太阳光被遮掩得只剩下弯弯的一部分时,还是不要用肉眼直接观测,否则会被强烈的阳光刺伤眼睛。
究竟用什么方法观看日食才是最安全的呢?在这里介绍一下一般天文爱好者所常用的几种方法。
肉眼观看日食的安全方法 最简易的方法是找一块玻璃,涂上些墨或者用烟熏黑,用它们来观看日食,眼睛就能受到保护,不会被伤害。

  也可以利用已曝光过的黑白胶片来作为滤光片进行观测。方法是将软片拉出,在阳光下曝照约30秒,然后作充分时间的显影和定影。将两块(切不可单用一块)底片叠在一起,后用硬卡纸框夹在中间固定住,这样便可用来观看太阳了。

  有一种叫太阳屏的滤光片,这是一块特制的塑胶薄膜,它不但可以降低阳光里的可见光,还能够阻挡阳光里的红外线和紫外线的通过,因此将它用于日食的肉眼观测或望远镜观测,都是非常安全的。但由于它是一种非常薄的胶膜,因此易受损破裂。切不可用已经破裂的太阳屏来观测太阳。
望远镜观测 一般用作观测风景的双筒望远镜,体积小,携带方便,而且视野广阔,容易寻找目标,价格也较便宜,是理想的观测日食的工具之一。通常可选择7×50或8×30的类型。7×表示放大倍率为7,50表示镜头口径为50毫米。镜头愈大,聚光力愈强,而分解力愈高。
  
  目前市面上出售的折射望远镜是用作观测日、月食更为理想的工具。它的种类很多,价格有平有贵,倍率从几十倍到二三百倍都有。这类望远镜主要由一组凸透镜做物镜,远处的景物的光线透过物镜成像于焦点,再由目镜放大影像。一些正式的天文望远镜大多附有赤道仪底座,配件也较齐全。赤道仪可以很方便地追踪太阳的移动,配上照相机,就可以进行追踪拍摄。但这种折射望远镜价格当然较贵。

  反射望远镜亦可用来观测日、月食。但由于它的镜筒不是密封的,经阳光照射后管内的空气受热而形成扰动性气流,会影响成像的质量,观测效果不太理想。

  日食观测项目 日食观测的内容非常丰富,仅就一般爱好者力所能及的内容列举一些在下面。

  (1)日偏食时测定月球边缘和太阳两次接触的时间(即初亏和复圆)。这是一项要求准确度较高的工作,时间记录相差不可超过0.l 分。

  (2)月球边缘的观测。在月球横过日面时,其边缘并不是完整的,而是有些很微小的、不规则的突出或凹陷现象。在观测时,可特别留意月球的边缘,并可用绘图法记录下来。

  (3)日全食时测定月球边缘和太阳边缘的四次接触(即初亏、食既、生光和复圆)的时间。食既的时刻以倍利珠消失的一刹那为准,而生光则以倍利珠重现的瞬间为准。

  (4)日冕的观测。日冕是太阳的外层大气,只有日全食时才露出其面貌。每次日全食时所见的日冕形状、大小及结构都有所不同。在太阳黑子活动盛期,日冕的形状一般呈圆盘形;黑子活动衰期时,日冕的形状则不大规则,且沿赤道区可见射光,在两极附近地区可见一些呈扇形的结构物。观测时,可利用绘图法记录下来。

  (5)气象变化观测。日全食时,阳光突然消失,气温迅速下降,气压和风向都有所变化。可用简单的仪器把这些变化都记录下来。

  (6)日全食时,还可以利用这珍贵的机会,进行彗星、水内行星和小行星的搜索。

  日食时除了用肉眼和望远镜进行上述项目的观测外,还可以用照相方法进行观测记录,这样可以获得更多的珍贵资料。例如对日全食的全过程拍摄,利用望远镜或长焦距镜头将太阳影像放大,每隔一段时间拍摄一张,以记录日全食的全过程;再如倍利珠、日珥、日冕的特写拍摄等等,都是可以进行的。对业余爱好者来说,能拍摄到上次日全食的这些照片,将是一个难忘的永久纪念。

月食的观测

  当月球运行到望的位置时,这时地球位于太阳和月球之间,如果这三个星球正
好或接近于一条直线上时,月球就会进入地球的影锥之内,地球背着太阳那一面的
地区正是黑夜,那里的人们就可以看到月食的发生。
    月食是否一定发生在十五呢?是的,月食必定发生在望日,即农历的十五。那
么,是否每月的十五都有月食发生呢?当然不是,而且一年中发生月食的机会很少。
这是因为白道面与黄道面有约5°的交角,不在同一平面内的缘故。白道与黄道有
两个交点,我们称它为黄白交点。如果望的时候,月球不在黄白交点附近,月球就
不会被地球的影子所遮掩,从而不会有月食发生。

发生月食时,如果月球完全进入到地球影锥的本影部分,就会发生月全食;如 果月球只有部分掠过本影,就是月偏食;若月球只进入地球影雄的半影区域,发生 的就是半影月食,月面只是少许暗了一些而已。

月全食的时候,月面会变成红铜色,但其明亮度则会有很大差别。法国天文学 家丹约翰给出了一个分5等级的目测标准,如表2所示。 表2 丹约翰的月全食自测标准
等级 月全食时月面亮度的目测基准
0 非常暗淡,几乎看不见月球,尤其是食甚时完全看不见。 1 暗的月食,略有灰色或茶色,月面的细微部分不易辨认。 2 月面呈暗红色,略带灰色或茶色,影子中心有些暗色斑点, 外侧相当明亮。 3 砖色的明亮月食,影子中有明亮的灰色,有一段段的黄色带。 4 铜色或带红的橙黄色,非常明亮,外侧很亮略有兰色。
由于地球大气层的影响,地球影锥的周边相当模糊,因此,很难象日食那样把 月食的初亏与复圆的时刻测得很准确。使用双筒望远镜或天文望远镜,观测地球遮 位月面的火山口或某特别地形的时刻,以尽量高的精度加以记录,可以得到很好的 效果。
 
彗星的观测
 

彗星在天空中出现的机会是比较多的,但是绝大多数的彗星都比较暗,只有用望远 镜才能观测到。 如果要观测包括彗星尾在内的整个彗星,最好用寻彗镜。这种望远镜的特点是焦距 短,聚光力强,视场大,便于大面积巡视观测。如果没有寻彗镜,可以用双筒望远镜或 者广角望远镜。如果要观测彗头的结构,可以用焦距长、放大倍数大的望远镜。 由于彗星只有在回归的时候才能观测到,所以应在黄昏后注意巡视西边的星空,在 黎明前注意巡视东边的星空。 天文爱好者对彗星的观测,应主要进行位置的测定、亮度的估计和形状的观测。 1、彗星位置的测定 测定彗星位置的最简单办法,是首先估计彗星与附近恒星的相对位置,然后在星图 上点出这颗彗星来,再利用星图的坐标尺量出彗星的赤经赤纬值。 2、彗星的亮度估计 彗星的亮度主要是指彗核和彗发的亮度。彗核常常是分辨不清的,要单独估计它的 亮度也相当困难,天文爱好者只要估计整个彗头的总亮度就可以了。彗星的亮度用星等 表示,可以在它附近找出一颗同它的亮度一样的恒星,再查出这颗恒星的星等,就得到 空星的亮度星等。但是彗星是云雾状的小斑点,在望远镜中同恒星的焦点像比较亮度是 困难的。因此,要移动望远镜的日镜,使恒星散焦的像和彗星的像相似,就好比较了。 3、彗星形状的观测 彗星在离地球还有三、四亿公里的时候,在望远镜中看到的只是模糊不清的小亮点。 随着彗星逐渐接近太阳和地球,它的大小和亮度都逐渐增大。起初有一股股的光从彗核 里流出来,后来这些光流变成一条或几条彗尾。这个期间,彗星会成为星空中最惹人注 目的天体。再过一两个星期,有时过两个月,彗星才显著地变暗变小,再变成模糊的小 亮点,最后消失在黑暗的星空中。 表 5 彗星目视观测的报告格式 日期_________________ 观测者____________________ 地点_________________ 最暗恒星__________________ 仪器类型_____________ 口径___________放大率__________ 大气能见度___________________________________________ 开始时间________________ 结束时间__________________ 彗头、彗尾______________ 方位角____________________
时间彗星亮度图号仪器类型口径放大率彗发直径彗头形态彗尾长度方位角最暗星地点
            
            
            
当有大彗星出现的时候,每天都要测定彗发的大小和描绘彗尾的形状。测定彗发大 小,可以按比例描绘在星图上,再利用星图的坐标尺来测定。彗尾的形状也可以描绘在 星图上,再利用星图测定它的大小和估计它的指向。 观测彗星要仔细做好观测报告,表5是彗星目视观测的报告格式。
流星的观测

    观测流星不需那些大规模的工具,用肉眼就可以进行观测。当然,正规的流星观
测,还是要根据其观测目的使用天文望远镜,或用照相机及其他的观测工具并用的方
法,以及使用电子技术等高新技术或器具进行观测。

图 35 流 星 流星是每大都有的,世界各地的夜空部会不时有飞行的流星,而且出现在离地面 100公里左右。不论处在哪个地方的您,用肉眼观测流星,只要方法正确,就会得到 充分有用的资料和数据。观测流星应注意以下问题。 1、统计流星的数量 根据观测目的的不同,肉眼观测流星也应有不同的方法。观测流星应从数流星的 数量开始,应使用计数器来计算1小时内出现的流星数量以及随着时间的逝去流星出 现数量的变化情况。 可是,我们的眼睛不可能象鱼的眼睛那样可以同时向四处观望。当一个人观测时, 只能数在自己视野内的流星数。通常是以观测流星群的辐射点为中心去观看。没有流 星群活动时,要选一个明亮的星或星座,向着所选的星座方向去观测。 观测流星最好能够组织一个小组集体协作进行观测,每个人分担天空的一部分方 位去观测。这样就可以对太空的大范围内的流星进行观测了。 例如,6个人合作观测时,每个人分担60°的方位,8个人观测时,每人分担45° 的方位。如果还能有一个人专门负责头顶上面的方位(天顶方位)那就更好了。还要 有一个人专门负责记录,这是集体观测活动的最理想观测方法。 2、目测流星的明亮度 如果有多余的时间,应把流星的亮度和近处恒星的亮度比较,并记录下来。要在 观测方向的星空中寻找一个亮度测定基准星,基准星的亮度等级必须是已知的。但由 于这种流星观测是瞬间的目视观测,如不能达到相当的熟练程度,就不可能得到稳定 的数据。 3、注意记录流星的其他特征 流星的颜色用肉眼很难分辨出来,但对特明亮的流星可以把对它的感觉记录下来。 如果观测到流星爆发的特别现象,千万不要忘记记录下来,还要判断和记录它属于哪 个流星群。
流星群的观测

  有时,您对着天空中的某个方位看了一个多小时,可能只看到一两颗流星。如果您 在1小时内看到了几十颗或更多的流星,且这些流星都好象是从同一点发出的,就叫做 流星群或叫流星雨。某个特定的流星雨通常每年是在同一个时期出现。平时偶然出现的 流星叫做偶发流星。重要的流星群见表3。

表3 重要的流星雨一览表


   名 称       可 见 日 期     辐射点赤经赤纬    有关彗星

  天琴座流星雨    4月20-24日     18h08m,+32      1861 Ⅰ
  宝瓶座η流星雨   5月2-7日      22h24m, 0       哈雷
  宝瓶座δ流星雨   7月22日-8月1日   22h36m,-8      无
  英仙座流星雨    7月27日-8月16日  3h04m,+58      1862 Ⅲ
  猎户座流星雨    10月17日-25日   6h24m,+15      哈雷
  金牛座流星雨    10月25日-11月25日 3h44m,+18      恩克
  狮子座流星雨    11月16日-19日   10h08m,+22      1866 Ⅰ
  双子座流星雨    12月7日-15日    7h28m,+32      无

  观测流星群时,沿着流星运动的相反方向追寻下去,就会发现它们源于星空中某一 点,把这个点叫做幅射点。各流星群有各自的幅射点。有无相同的幅射点是区别流星群 与偶发流星的主要标志。 流星群的命名,通常使用辐射点所在的星座或附近某个星星的名宁。例如“狮子座 流星群”就是辐射点在狮子星座附近的流星群。

  所谓流星体就是指直径大约1cm以下,重量1克以下的微小天体。他们以每秒约10- 70公里的速度闯入地球的大气层,因磨擦发热而发光,当我们从地球上看到它们时,那 就是流星。 流星物质有些是来自构成彗星的微小天体,它们和彗星一道在相同的轨道上象河水 似的流动着。每年的同一个时间,地球横穿这些彗星轨道空间时,这些残存在彗星轨道 上的微粒就会和地球的大气碰撞,这就是我们能定期看见流星群的原因。我们把形成流 星群的彗星称做流星群的母彗星。

   一、重要的流星群 值得特别推荐的流星群有三个:微陨界座流星群,英仙星座流星群和双子星座流星 群。 微陨星座流星群每年的1月4日爆发,许许多多的流星飞驰在冬天的星空中,就象庆 祝新年元旦一样。这个流星群的幅射点在四分仪星座,因而又叫这个流星群为四分仪座 流星群。 英仙星座流星群爆发的日子在8月12日。这一天可看到很多十分明亮的流星。其实, 整个暑假正是观测流星入门的最好时间。 12月13日是双子星座流星群出现的时间,虽说这是一个比较暗的流星群,但是每年 在这一天稳定地出现。 需要特别注意的是,后半夜流星出现的数量较前半夜要多。

  二、流星的观测记录 如果您观测流星已经很熟练的话,就请您着手进行科学的流星观测记录。
1、记录流星的轨迹
首先要把流星是从星空哪个幅射点开始流,又流到哪里去,用线条画到观测用的星 图上。如果能在相距50到150公里的两个地方,同时对一个流星径路进行观测,就可更 准确地定出流星的辐射点。
2、记录流星的发光时间
记录流星路径的同时,还要记录流星连续的发光时间,以及出现时刻的颜色、有无 痕迹等。 由于流星的发光基本上在1秒以内就消失,所以计算发光连续时间,就要进行1秒之 内能够数多少个数的练习,以便根据自己的语速估计它的发光时间。 另外,观测结束时,不要忘记记录天空的状态、云量和月亮的状态。
3、欣赏火流星
有时,流星物质的直径大到10cm以上,或者更大些的小天体进入地球的大气层,他 们在空气中因碰撞而燃烧,发出十分明亮的光迹,有时甚至在白天也可以见到,叫做火 流星。如遇流星物质在空气没有燃烧尽而落到地面上,就形成陨石又叫陨星。 太阳系内的物质几乎都是沿着同一个方向,即自西向东的方向围绕太阳旋转。因此, 火流星物质也是沿地球公转方向运动着的小天体。看见大火球是难得的机会,不要惊慌, 请充分发挥您已经锻炼出来的观测技术,尽可能测定火球的明亮度、颜色、持续时间、 出现时刻、观测场所、路径等等。
4、观测流星要做好充分的准备工作
首先,要了解些有关流星的知识。在此基础上,先勘测选择好合适的场地,主要应 考虑视野开阔、没有灯光干扰等因素。其次,应准备好一个手电筒,用红布包住,用于 记录时照明。还应准备星图、记录表格(见表4)、铅笔和橡皮等工具。 最后,还要提醒青少年爱好者,不要单独一人深夜到野外去观测。

表 4 流星观测用表

其一:流星目视观测报告总表 年____月____日 从____时____分 至____时____分(世界时) 东经:____度____分____秒 北纬:____度____分____秒 海拔:____米 具体地点名称:__________ 观测者:_________ 记录者:_____________

流星群 辐射点 流星群 辐射点
α δ 直径 α δ 直径
       
观测时间段(UT) 观测天区中心 K F Lm M N M N M N 偶发 总计
α β M N
                         
其二、分段背景情况表 ____年____月____日 观测时段:____时____分至____时____分(世界时) 观测者:_________ 记录者:_________
时   间 Nr N Lm 时   间 Nr N Lm
 ___时___分
___时___分
       ___时___分
___时___分
     
  注:表中K代表整个观测时间段的平均云遮百分比;F=1/(1-K)。M为观测所用方 法,如用记数观测法就填C;若用绘图观测法则填P。Nr代表星区编号。N为该星区中可 见的恒星数。Lm为极限星等。
 
 

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