如何進行掩星觀測

天文愛好者通常都喜歡觀測一些在短時間內有明顯變化的天象，可是水星凌日至少6、7年才發生一次，金星凌日要等更久。就是日、月食也不是年年都有機會看到的。如果你有一個小望遠鏡，外加一個計時秒表，不妨試試觀測月掩星（行星掩星和小行星掩星比較罕見）。這種天象幾乎每個月都有機會遇到，卻又不能保證每回都能觀測成功，頗有挑戰性。尤其適合受光污染日趨嚴重的城市愛好者。經常練習作月掩星觀測，還能提高你的定時反映水準，以後踫到百年一遇的日全食（日食也是月掩星的一種）也不至于因倉促上陣而手忙腳亂。

一、掩星觀測的種類及意義

掩星可分為兩種，即全掩和掠掩。而可觀測的掩星種類有︰月掩星（分月掩恆星、月掩行星、月掩小行星）、行星掩星、行星衛星掩星和小行星掩星等。其中以月掩星最為常見，而後者則較為罕見。進行掩星觀測在科學研究中具有重大意義。現代月掩星觀測可以測出觀測地的經緯度及幫助天文學家研究計算並修正月球軌道精確數據，通過月球質量及因地球本身不規則的自轉速度而引起理論上的時間與觀測時間之間差異的問題（即月球軌道的理論值與實際值的誤差），進而研究地球自轉的不均勻性。也可以測定月球黃經與黃緯的改正值、歷書時、月角差系數、太陽視差以及研究雙星等，均有重大價值。而小行星掩星則可以計算出小行星直徑、形狀、自轉軸方向、反照率大小和搜索小行星是否有衛星（1978年6月7日,美國的三個天文台曾觀測532號大力神小行星掩星現象,後來確認這顆小行星的直徑為243公里,以及有一顆直徑為45.6公里的衛星存在。12月17日發現18號小行星的衛星其直徑為37公里。此外，還發現2號、3號、6號、9號、12號、44號、66號、129號、433號和624號等小行星也可能有小衛星陪伴。而證實的方式之一就是通過掩星觀測。）

二、月掩星簡介（行星掩星和小行星掩星與此相似）

從地球上的觀測者來看，當兩顆天體與地球的位置在同一軌道平面上成一直線時，便發生一個天體將另一個天體掩蔽的現象。這些現象天文學家統稱為掩星現象。各類不同的天體互相掩蔽時亦有不同的名稱，例如︰月球掩蔽太陽，我們稱為日食；地影遮了月球上的陽光，我們稱為月食。此外還有水星、金星凌日的現象，月掩星、行星掩星、行星掩行星、小行星掩星、木星和它的四顆衛星、土星和土星衛星之間的掩、凌、食、切等現象，彗星掩星、月掩射電源、食變星等各種不同的現象。這種種的掩星現象為天文學家提供了掩及被掩兩顆天體不少寶貴的物理資料和軌道數據。
月球在天球上沿著白道東移，大約每個月東移一周，每小時東移一個月球直徑的距離。在東移的過程中常常會把恆星或者行星掩蔽起來，這種現象叫月掩星。由于月球是最接近地球的天體，它比其它星體有較大的視直徑，所以月掩星現象出現的次數，遠遠超過其他種類的掩星現象。除恆星外，行星、星團、星雲等都可以被月球掩蔽，當月掩昴星團和畢星團時（上次月掩昴星團是1987年，明年將會再次發生，適合我國觀測的將有三次。上次月掩畢星團是1998年），星星接二連三被月球遮掩，情況相當壯觀！
月掩星的原理和日食相同，所以亦有見掩地區、掩食的界限和見掩中心地帶。在見掩地區以內，不同地方位置，見月掩星的情況也不相同。因為每次掩星都只局限于某一些適合條件的地區才能看見，這種情況反而將職業天文學家難倒了。各地的天文機構及天文台雖然有不少優良的設備及大口徑望遠鏡，但是這些龐然大物是不能隨便移動的。而掩星，特別是月掠掩星和小行星掩星，每年發生數以萬計（雖然如此，但這兩種掩星對某一特定地區來說比較罕見），每次現象都提供對不同星體的各種資料，這些有科學價值的現象，職業天文學家都因為人手、時間和金錢的原因，不可能每次都到世界各地進行觀測，而分布在世界各地的業余天文愛好者正好填補了職業天文學家在這方面不足的地方。每年掩星現象雖然數以萬計，但在同一個地區中，如果以觀測者擁有80毫米口徑望遠鏡計，適合觀測條件的掩星也不過百多次，如果觀測者擁有較大口徑的望遠鏡，當然可觀測的掩星會更多，但口徑太大的望遠鏡因為搬運困難，能夠觀測的掩星又因為這種原因而減少，同時加上天氣的因素，每年可觀測的掩星機會並不多。由于每次掩星都可以當作一個獨立的觀測項目，不用與其它觀測連接，所以欠缺觀測對于掩星觀測毫無影響。
月掩星除少部分外，都可以用簡單的儀器花數分鐘到一個多小時就可完成。對于平時很少觀測，或沒有特別設備或特大口徑的同好和一些工作較忙的同好都十分適合。月掩星有兩種情況。一種是在滿月之前，月亮在東移的過程中，亮星消失在月亮陰暗部份的邊緣，如圖1a所示。一種是在滿月之後，月亮東移過程中，亮星消失在月亮明亮部份的邊緣，如圖1b所示。
月掩星分為全掩和掠掩兩種（圖2）。位于見掩地區北面邊緣可以看見恆星在月面北面掠過。同樣，在見掩區南面邊緣亦可以看見恆星在月球的南面掠過，掠掩時，因為月面地勢有高低，所以有時會看到恆星被月面上的山所遮掩而發生多次被掩的現象（圖3）。位于見掩地區之間的觀測者就只見普通掩星現象。
至于光害方面，因為月球光度相當亮而且又容易辨認，被掩恆星必定在月球附近。如果恆星較暗，有時月光的光度影響反而比城市燈光的影響更大。
初次進行月掩星觀測，一般選擇亮星作觀測對象，主要觀測掩蔽剛開始的時刻（掩始）和掩蔽剛結束的時刻（掩終），由于恆星只是一個光點，所以只記錄恆星瞬間消失和瞬間出現的時刻即可。等熟練之後，可進一步觀測月掩暗星，提高自己的觀察判斷能力。如果觀測月掩行星，由于行星的像不是一個點，而是一個圓面，所以從開始被掩到完全被掩有一個過程，要分別測出行星開始被掩蔽的時刻和完全被掩蔽的時刻（即掩始外切和掩始內切）。掩終時分別測出掩終內切和掩終外切的時刻。如果觀測雙星，可以分別測出兩顆星被掩蔽的時刻。
為了取得較好的觀測效果，一般在滿月之前對月球暗邊緣的月掩星現象（掩始）進行觀測。滿月之後對月球亮邊緣的月掩星現象進行觀測是很困難的（很亮的星除外）。所以，滿月之後應觀測亮星在月球暗邊緣重新出現的時刻（掩終）。這種觀測要事先知道亮星在月球暗邊緣的哪個方位出現，還要知道出現的大致時刻。在月掩暗星時，一個人的判斷能力準確與否往往比他（她）的反應能力更加重要。
如果觀測地點和條件適當，同一地點可看見一顆恆星在兩個月內都發生掩星現象。在一次月掩星觀測中，一顆星被掩的時間最長可達一小時五十四分鐘。見掩時間長短由下列因素決定︰ヾ觀測地點；ゝ月球的視差大小；ゞ月球視直徑大小；々被掩星體的“相對行進路徑”是否接近月球的直徑。

三、觀測項目

月掩星觀測主要是記錄掩始及（或）掩終的準確時刻（精確至0.1秒）；還需要利用月球表面特征作參考，量度掩始及（或）掩終時恆星的方位，並記錄被掩恆星是否有伴星存在。

四、 觀測設備

1、望遠鏡︰
ヾ雙筒望遠鏡或單筒觀景用望遠鏡，口徑越大越好。
ゝ天文望遠鏡，包括折射鏡、反射鏡，也可用折反射鏡。如果沒有自動跟蹤設備，不宜使用高倍率觀測，放大率在40—60倍之間較合
適。
以下為各種口徑的望遠鏡可以從事月掩星的觀測範圍，而影響可觀測掩星的星等主要由月球和被掩星地平高度、被掩星亮度、月相和大氣透明度這幾個因素有關。原則上是月球地平越高，可見的被掩星越暗，但同時也受月相影響。表中所給的只是理論值。但據我多年的觀測經驗，所能見到的掩星極限量等遠遠達不到此數值，實際數值還要亮兩個星等或以上。

望遠鏡口徑 可觀測掩星的極限星等（理論值）

25mm以下 6.2等
25mm—35mm 6.9等
36mm—48mm 7.6等
49mm—67mm 8.3等
68mm—92mm 9.0等
93mm—127mm 9.7等
128mm—176mm 10.4等
177mm—243mm 11.2等
243mm以上 12.5等

2、計時儀器︰
ヾ 收音機︰最好有短波（sw）波段，收听陝西天文台標準時間頻率發播台的每秒報時訊號。其頻率為5MHz、10MHz和15MHz。也可以
用中央人民廣播電台的整點報時訊號（六響中最後一響）作為調整秒表的時間（用國家授時中心主頁上的時間更好）。
ゝ 計時秒表︰使用體育比賽用的電子計時秒表（可顯示百分之一秒）可以記錄掩始或掩終的時間（建議使用多跑道秒表，最低8跑道
的，這樣當月掩多顆恆星或掩行星時，不至于不夠用。我本人用的是60跑道的。）方法是︰先將秒表對時，按啟動
鈕，（讓秒表在整點起跳）直到現象發生時將秒表按停，記下秒表上顯示的時間，重新清零，（帶分段記時的秒表則
不必將秒表按停，也不必重新清零，只要按下分段計時鈕即可）將報時電台的時間加上秒表上的時間就是掩始的時刻。
等掩星結束時，按下秒表，讓秒表起跳直到整點（也不一定必須到整點）時按停，計下秒表顯示的時間，將報時電台的
時間減去秒表上的時間就是掩終的時刻。（帶分段計時功能的秒表則不必如此）例如︰在22時00分對時，按下秒表，
掩始時按停秒表，秒表如走了10分3.8秒，則掩始時刻為22h00m+10m3.8s=22h10m3.8s。把秒表清零，掩終時按下秒
表，（帶分段計時功能的則不必清零，讓秒表繼續計時，只要在掩終時按停即可，然後用對時的時間加上秒表上的顯
示時間即可。如掩終時秒表共走了50分20.56秒，則掩終時刻為22h00m+50m20.56s=22h50m20.56s）直至23時
整對時把秒表按停，如秒表走了7分48.3秒，將23h00m-7m48.3s=22h52m11.7s，這便是掩終時刻。
3、觀測資料︰
ヾ 月面圖︰詳細的月面圖能協助你確定恆星“進入或出”月面時的位置。
ゝ 地 圖︰詳細的地圖可測量出觀測地點的地理坐標（需準確至秒），這一點十分重要。
ゞ 星 圖︰詳細的星圖可確定被掩星的位置。

五、觀測中的誤差分析

1、個人反應︰每個人對事物的反應都不相同，通常由看見掩星現象發生時再按下秒表，會延長若干秒時間。特別是掩終現象，因為恆
星突然從月球後面出現，可能會有較大的誤差。如果知道自己的反應（稱“個人差”）請注明。
2、秒 表︰為提防秒表行走時會有誤差，除現象發生前對時外，觀測完畢後再對時，如發現有誤差（秒表基本上都會有誤差）可按
比例修正觀測時間。
注︰部分內容參考香港天文學會主編的《天文手冊 第八冊》和中國青年出版社1985年出的《青少年科技活動全書 天文分冊》有關內容

附注︰1. 掩星時間至少精確至0.1秒（可按秒表上的時間直接記錄至小數點後兩位）。
2. 月齡精確至0.001日。
3. 方位角也應記錄。

掩星觀測記錄表

觀測目標------------------------------觀測日期-------------------------------
觀測者--------------------------------聯絡電話--------------------------------
觀測地--------------------------------------------------------------------------
經緯度 東經----------度--------分----------秒 高度----------------米
北緯----------度---------分----------秒
使用儀器 --------折射 -------反射 -------折反射
--------雙筒鏡--------*----------望遠鏡
其它（請說明）--------------------------------------------
口徑-----------毫米 焦距---------------毫米
目鏡焦距----------------毫米
-----------赤道儀 ----------------經緯儀
-----------手動追蹤 ----------------電動追蹤
掩星時間（北京標準時） * 現象 ** 人差 其它（例如︰有無伴星）
1----時----分----秒 ------ ------ -----------------------
2----時----分----秒 ------ ------ -----------------------
3----時----分----秒 ------ ------ -----------------------
4----時----分----秒 ------ ------ -----------------------
5----時----分----秒 ------ ------ -----------------------
6----時----分----秒 ------ ------ -----------------------
計時方法︰
------光電 ------秒表 -------耳目法 ------錄音/影 ---------攝影
天空狀況︰大氣穩定度------良--------可--------差
大氣透明度------良--------可--------差
----有雲-----多雲------薄雲------強風
現象 1.暗面消失 2.暗面出現 3.光面消失 4.光面出現 5.星在本影消失 6.星在本影出現
7.光度變暗 8.增強 9.無掩星現象 10.其它
人差 S 人差時間______秒已從觀測中修正
E 觀測方法無人差數值
N 人差時間未修正
觀測者通訊地址︰ __________________________________________
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