天文动手做-观测活动（17）月全食与红月亮

◎文图 中国科学院国家天文台 郭红锋

月食发生的条件

大家都知道月球围绕地球转动，而地球带着月球一起围绕太阳转动。如果三者运动恰巧连成一条直线，太阳光照射地球产生的阴影就可能落在月球上，也就是说地球的影子遮挡了阳光而发生月食（见图1）。

如果太阳、地球、月亮三者在运动中总是在同一个平面上，那么月球每一个月围绕地球一周，都有可能使三者连成一条直线。但天体在天空中运动是立体的，月球围绕地球公转的轨道（白道）与地球围绕太阳运行的轨道（黄道）并不在同一个平面上，而是偏离一点角度，而且这个角度也随运动而变化（4°57′～5°19′之间，平均值约为5°09′）。虽然偏离角度不大，但造成太阳、地球、月亮三者运动恰巧连成一条直线的情况不会经常出现（见图2），只在黄道与白道面的交线附近才有可能发生（见图3），当然还有其他因素，使得月食一年中可能会发生1～2次。

月食的种类

月食是指当月球运行至地球的阴影部分时，因为太阳光被地球所遮蔽，人们从地球上看到月球缺了一块或全部的现象。月食可以分为半影月食、月偏食和月全食3种。月食只可能发生在望前后（即农历十五前后）。

地球在背着太阳的方向会出现一条阴影，称为地影。地影分为本影和半影两部分（见图4）。本影是指没有受到太阳光直射的区域（假如在本影区里就完全看不到太阳），半影则是受到部分太阳直射的区域（假如在半影区里就可以看到部分太阳）。月球在环绕地球运行过程中进入地球半影区时，就会发生半影月食；月球整个都进入本影区时，就会发生月全食；如果月球只是部分进入本影区，则发生月偏食。月全食和月偏食都是本影月食。又因为地球的影子比月球大很多，所以不会发生因地球影子不够大而遮不到全部月亮的情况，也就不会发生月环食现象了。

红月亮

红月亮又被称为“血月”。实际上，红月亮不仅仅在月全食时会发生，平时月亮很低的时候，它所反射的太阳光受到地球大气层折射的影响，有时候也会发红，只不过这时候月亮并不一定是“圆”的。

月全食时产生的红月亮主要是因为全食阶段的地球虽然挡住了直接照射的太阳光，但有一部分太阳光经过地球大气层折射后照到了月亮上。而大多数折射到月亮上的光是红色或偏红色的，因此月亮看起来呈现了暗红色或古铜色。

月全食观测

月亮进入地球影子的半影区，就会发生半影月食。此时虽然太阳光被遮住了一部分，但月亮看上去还是很亮，肉眼不容易察觉出来。

月亮进入地球影子的本影区，就会发生本影月食。此时我们从地球上看月亮，就会看到一轮明亮的月亮一侧变黑（被黑影遮住，发生月偏食），接着月亮大部分直至全部变黑（月亮全部被黑影遮住，发生月全食）；过一段时间月亮先被遮住的一侧慢慢露出亮光，此时月亮另一侧仍被黑影遮住，继续月偏食现象，直至全部露出明亮的月亮。整个月食过程（偏食和全食）一般要持续几个小时，全食的过程有可能持续1个小时以上。这么长时间的月食过程对我们的观测十分有利。

7月28日，我们即将迎来今年的第2次月全食奇观（初亏为北京时间2：25，食甚为北京时间4：22，复圆为北京时间6：20），这次发生在凌晨到天亮的时间段，夜深人静，有利于观测。希望同学们准备好观测设备、观测地点和观测步骤。

请注意，这次月全食虽然全球大部分黑夜区域都能看到，但不是每个地方都能看到全部月食过程。例如，北京地区的凌晨5点左右月亮就带食落下了，只能看到初亏到全食的一部分过程。而在北京以西的同学则可以看到更多的月食过程，越往西看到的越多，甚至看到全部月食过程；反之越往东的同学看到的月食过程越少。

初级的观测可以用肉眼或小望远镜观察、用手工绘图记录，但这样的记录不够准确。用单反相机直接拍照或者单反相机接在小望远镜（有相机接口的望远镜）后面拍照，是比较可行的记录方法。有条件的同学或社团也可以到有固定望远镜和后端设备的学校里进行观测和记录观测结果。

下面介绍用单反相机直接拍照，记录月全食过程的步骤和方法：

1. 选好观测地点，一般要选在月食过程中，从拍摄地面到天空中间没有楼房、大树等障碍物遮挡的空地（例如操场或小区花园）。2018年7月28日是农历十六，月全食从凌晨2：25直到早晨6：20，这期间月亮在天空较高处一直到西边地平线附近。

2. 单反相机装在三脚架固定在地面上，相机预先设置时间、日期、照片尺寸（最大）、夜间模式、手动（M挡）、手动调焦（MF）等；试着拍摄月面的细节，调节参数（光圈、快门速度、感光度等），控制进光量直到看清楚月面明暗细节（月面一片白说明曝光过度，需要调整参数减光）。

3. 从初亏开始，每隔10～15分钟拍摄1幅（进入全食可以缩短间隔时间），直到复原。这期间月亮因为移动可能跑出相机视场，可用三脚架手柄摇动随之调整方向；月亮被地影遮挡的区域在变化，亮度也会变化，可以调整拍摄参数以保证相机进光量合理，照片明暗合适。

4. 拍摄完成，选出合适的照片，合成1幅月食过程串，将是很好的观测结果。当然每1幅照片拍摄好了，也可以单独成为作品。

5. 很多地区的同学可以看到月亮带食落下的美妙天象，这也是很难得的拍摄机会。同学们可以选择月落点背景合适的位置，抓拍月食与地面景色融为一体的美丽瞬间。

6. 大部分地区月落的时候也是日出的时候，你可以在面向西方拍摄带食月落之后，再转向东方拍摄日出，后期合成为一幅日月同辉的珍贵美图。

最终的结果（包括数据、照片等），请同学们打包用附件形式发送到邮箱：chinahou@bao.ac.cn或jswzkxsn2011@126.com。我们会给予评价和奖励的哦!