臺北星空 Contents 10 總編輯的話 徐毅宏 1 6 天文新知 李瑾張桂蘭 4 專題: 臺灣流星觀測網 封面圖說 C/2013 V5 (Oukaimeden) 彗星與 NGC 2237 玫瑰星雲蔡逸龍日期 :2014/8/23 03:46 地點 : 合歡山昆陽停車場儀器 :Canon 6D(

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1 總編輯的話 流星 一直是大家心目中幸運的象徵, 雖然這幾年的大流星雨, 或者是天氣 或者是月相, 讓 星況 都不太好, 但流星雨預報的詢問度總是比大部分天象要來的高 其實流星除了好看之外, 也是瞭解彗星或是小行星的利器 就在這幾年幾位教授 老師與愛好者組成了 TWEET, 藉由簡單的設備與軟體對流星事件進行聯合觀測, 想要推算流星軌道, 來確認母彗星或是小行星, 甚至更進一步的研究 想要許願的您,12 月裡寶瓶座流星雨不要錯過 ; 如果想要從許願跨越到研究, 一定要好好讀讀 TWEET 成員們的對流星以及臺灣流星觀測網的介紹唷, 不僅可以對流星有更深入的瞭解, 甚至可以準備器材一起加入 TWEET 的行列唷 最近的天空, 有好幾顆彗星都即將要進入最佳觀測期, 編輯部會持續追蹤, 一有好消息就會透過網路天文館的天文新知通告週知, 請密切期待 ; 但在這之前, 有些同好已經上山捕捉它們美麗的身影, 大家不妨先以本期的美星映象館的照片滿足對星空的飢渴 66 期臺北星空裡, 福爾摩沙衛衛星二號與天文漫畫專欄也將延續主題繼續介紹, 星空介紹則是走到了冬季 另外, 還有觀星導遊, 告訴大家臺北市近郊的觀星私房景點 在星光璀璨的冬季裡, 您準備好了冬衣嗎? 要一起去野外看星星許願望了嗎? 看天象, 找真相 光使世界繽紛燦爛充滿色彩, 沒有光, 世界將變得一片黑暗 光又是如此平易近人, 在我們的生活中隨處可見, 人人習以為常 但您知道嗎? 科學家至今還不斷探索光的奧祕, 從光的研究中可以發現宇宙的起源, 宇宙的年齡, 與宇宙如何演變成今日的模樣? 天文館為了幫助認識宇宙的光與我們生活中光之間的連結, 特別於 2015 年 1 月舉辦光年特展, 現場會告訴您, 光是如何產生像海市蜃樓等等的奇特自然現象, 另有生活化趣味式的互動繪圖模型可以體驗, 也有光的舞動讓您有視覺上的感受哦 另外, 天文館展示場 3 樓還有大型玻璃片分別標誌宇宙從誕生到今日的各種不同時期, 藉由觀看透明玻璃使您體會宇宙膨脹的現象 展示場除了奇妙的宇宙模型之外, 還有逼真的龍捲風 巨大壯麗的太陽系八大行星與擬真的滿天繁星會讓您目不暇給, 歡迎各位大小朋友有空來天文館參加一趟美妙的宇宙之旅吧! ( 真相在天文館展示場 1 樓 ) 刊名 : 臺北星空期刊統一編號 : 中華民國八十七年十月一日創刊中華民國一百零三年十一月一日出版刊期頻率 : 季刊其他類型版本說明 : 本刊同時刊載於臺北天文館網站, 網址 定價 :100 元 ( 本刊印製數量有限, 優先贈送學校及圖書館, 一般讀者歡迎上網閱覽 ) 發行人編審委員 特約編審特約編輯 陳岸立王錦雄 吳福河陳俊良 陳揚新王永川 楊雪萍林芳如 林修美許曉雯 葛必揚 陶蕃麟 許錫鑫范賢娟 總編輯編輯美術編輯封面設計 徐毅宏 劉愷俐 張桂蘭楊曄群 李瑾李合峰 張維元 莊郁婷 邱幗鳳邱思怡 黃蘋 劉愷俐 出版機關地址電話傳真網址 承地電 印址話 臺北市立天文科學教育館臺北市士林區基河路 363 號 (02) (02) 鑫鍠企業股份有限公司高雄市三民區通化街 118 號 中華民國行政院新聞局出版事業登記證局版北字第 2466 號 1

2 臺北星空 Contents 10 總編輯的話 徐毅宏 1 6 天文新知 李瑾張桂蘭 4 專題: 臺灣流星觀測網 封面圖說 C/2013 V5 (Oukaimeden) 彗星與 NGC 2237 玫瑰星雲蔡逸龍日期 :2014/8/23 03:46 地點 : 合歡山昆陽停車場儀器 :Canon 6D( 改 IR/UV) 單張曝光 1min 共曝光 42min, 景德 FLT-132 F7 折射鏡,f:924mm+ 平場鏡, 艾頓 CEM60EC 赤道儀自動追蹤 DSS 疊合, Registar mosaicx2, Photoshop 影像處理說明 : 有了綠葉 (C/2013 V5 彗星 ) 的襯托, 鮮花 ( 薔薇星雲 ) 更顯嬌艷 福爾摩沙衛星二號 10 週年 -2 大氣 太空與天文蕭俊傑 6 專題/ 臺灣流星觀測網 臺灣流星觀測網 (Taiwan Elegant Meteor and TLE Network) 介紹楊義清 10 流星現象基礎原理 吳秉勳 12 流星監視錄影軟體 UFOCapture 操作介紹 賴楷翔 17 流星自動觀測與分析軟體介紹 吳秉勳 流星網路實況轉播操作與介紹 曹俊傑 流金歲月 ~ 流星體與母體軌道相關性研究 星期天談星冬季篇張維元彙整 星姊姊說故事冬天的故事孫桂琴 林士超 倪嘉晟 彭宣儒 廖彥朋 天文館期刊第六十六期

3 冬 大氣 太空與天文 觀星導遊 / 美堤河濱公園 冬季星空 天文漫畫 / 太陽系的殘渣 小行星 3 天體映像/ 彩虹極光 美星映象館 /C2013 V5 (Oukaimeden) 彗星與 C/2014 E2 ( Jacques ) 彗星 臺北星空 -- 天文館期刊 本刊歡迎各界人士投稿並 提出指教 本刊對來稿有刪改 權, 如作者不願稿件被刪改, 請註明 文稿請自行影印留 底, 投稿文字 圖表 圖片與 照片, 均不退件 文章一經採用, 亦刊登於天文館網站 系列照片三張以下每張以單張 計價, 三張以上不論張數均 以三張計價 本刊文字及圖 片, 未經同意, 不得轉載 文章內容所採用的圖 片及文字, 如係引自他處, 請先行取得原作者及出版社 視聽之旅宇宙之旅陳揚新 43 宇宙天體攝影天體映像彩虹極光楊曄群 50 同意後使用 ; 本刊不負責有關著作權爭議之訴訟 如係譯稿, 請附加原文並註明來源, 並先取得同意權 66 臺北星空 天文館期刊 Taipei Astronomical Museum Magazine 臺灣流星觀測網 TWEET 專輯 SKYLIGHT NO 冬 ISSN: 冬季星空 觀星導遊美堤河濱公園 趙瑞青 44 陳昭安 天文漫畫太陽系的殘渣 小行星之 3 曾建華 48 美星映象館 李合峰彙編 53 來稿請寄 : 臺北市立天文科學教育館研究組臺北市士林區基河路 363 號 歡迎以電子郵件投稿 address : tam001@tam.gov.tw 終身學習行動 331 國家民主 由我做主, 直言不賄 - 真英雄! 發現賄選, 請撥檢舉專線 : 按 市民熱線,24 小時日夜服務 3

4 天文新知 欲窮千里目更上一層樓 當季天文記實 編譯 : 李瑾 張桂蘭 歐洲極大望遠鏡動工 歐南天文台 (ESO)40 米歐洲極大望遠鏡 (E-ELT) 動工 望遠鏡位在北智利海拔 3000 米的亞馬遜斯山山頂 E-ELT 望遠鏡主鏡為 39.3 米, 由 798 片 1.4 米寬厚度只有 5 公分的六角形鏡片組成 ; 而次鏡口徑達 4.2 米 整個計畫預計總共將花費近 9 億歐元, 預定在 2022 年完工,2024 年開光, 屆時將成為地球上最大的可見光望遠鏡, 且其解析度將達哈柏太空望遠鏡的 16 倍左右 ( 搜尋關鍵字 :E-ELT ESO) 天文學家測得迄今最精確的系外行星大小! 天文學家 Ballard 等人利用克卜勒和史匹哲太空望遠鏡, 測量克卜勒 93b(Kepler-93b) 通過其母恆星前方而發生 凌日 現象時, 得到其直徑 18,800 公里, 誤差量僅小於 240 公里! 天文學家先前曾利用凱克天文台, 以光譜測得出克卜勒 93b 質量為地球的 3.8 倍, 再以現今所得 Kepler-93b 直徑資料, 天文學家可由此計算該行星的密度並推論其組成物質 ( 尋關鍵字 :Kepler-93b super-earths) 迄今公轉週期最長的凌日行星 天文學家以克卜勒望遠鏡發現克卜勒 421b(Kepler-421b) 繞其母恆星公轉一周的時間長達 704 天, 是以凌日方式發現公轉週期最長的行星 由於, 行星離母恆星愈遠, 其軌道傾角恰好能從母恆星前方通過的機率愈低 ; 因此如克卜勒 421b, 能發生凌日現象的機率僅為 0.3% 再加上由於週期長, 使得觀測次數少更難發現! 因此, 在克卜勒 4.35 年的任務中, 只偵測到 2 次事件 相較短週期行星, 則可能觀測達數百次之多 因此兩項因素之下, 凌日法發現行星的機會會隨週期增長而急遽減少 ( 搜尋關鍵字 :Kepler-421b, Transiting Exoplanet) 確認是罕見的中型黑洞 天文學家精確測量位於 M82 星系的 M82 X-1, 確認為罕見的中型黑洞 黑洞一般可分兩種 : 超新星爆炸形成恆星級, 與星系中心的超大質量黑洞 天文學家認為應該還有介於數百倍到數千倍太陽質量的中型黑洞 M82 星系距離約 1200 萬光年是離我們最近的星遽增星系 在 2004 年至 2010 年間天文學家以 Rossi X 射線計時探測器發現 M82 X-1 的 X 光射線源呈現週期性的光脈動, 天文學家利用這種光振盪現象, 認為 M82 X-1 質量約為太陽的 428 倍, 屬於中型黑洞 ( 搜尋關鍵字 :M82 X-1) 4 天文館期刊第六十六期

5 天王星大氣出現劇烈風暴 加州大學柏克萊分校天文學家利用夏威夷的凱克天文台發現其大氣中出現許多龐大的漩渦狀風暴系統 當 1986 年航海家號太空船飛掠天王星時, 僅發現天王星大氣中只有極少的黯淡雲朵 後來在 2007 年天王星通過春分點後, 陽光直射區域愈來愈偏北, 使天王星北極漸漸進入人們的視野, 大氣也陸續出現一些大型風暴, 2014 年 8 月出現的這個令天文學家驚訝不已的巨大亮斑 從近紅外影像來看, 此風暴的海拔很高, 可能達到天王星大氣的對流層頂附近 ( 搜尋關鍵字 :1.6 micron,uranus,bright storms) 天文學家利用 VLBA 獲得昴宿星團的距離 金牛座昴宿星團 (M45) 是離太陽最近的星團之一,1989 年發射的依巴谷天文衛星以三角視差法來精確測量數千顆恆星的精確位置和距離, 所得到星團距離為 390 光年, 比傳統測量的 430 光年近, 其結果引發恆星形成演化的爭議 最近, 天文學家利用超長基線電波陣列 (VLBA) 測量出最精密的星團距離 他們觀察 7 顆 M45 成員星的周年視差, 所得距離為 443 光年, 誤差小於 1%! 證明恆星形成標準模型沒問題, 但科學家不確定依巴谷衛星的誤差來源 ( 搜尋關鍵字 :VLBA Pleiades Hipparcos) 首度在太陽系以外發現含有水冰雲的證據 太陽系中的氣體行星如木星大氣都含有水冰形成的雲, 而天文學家於智利的 Las Campanas 觀測站以 FourStar 近紅外相機, 監測已知溫度最低的棕矮星, 首度在 W0855 棕矮星發現系外天體也擁有水冰雲! 棕矮星的質量介在恆星與行星之間, 由於質量低而無法點燃核心的核融合反應 W0855 距離僅 7 光年, 是離太陽系第 4 近的恆星系 天文學家分析 W0855 近紅外影像, 和棕矮星大氣理論模型加以比對之後, 發現有硫化物和水等成分凍結成雲的證據 ( 搜尋關鍵字 :WISE Brown Dwarf Water Ice Clouds) 銀河系外天體也缺鋰! 氫 氦, 還有極小量的鋰是宇宙在大霹靂製造出來的元素, 天文學家能以理論模型估計早期宇宙的鋰含量, 但實際觀測到銀河系的恆星所含有的鋰, 比理論計算所預期的量少 3 倍! 近期天文學家首次能觀測銀河系外的鋰含量! 他們以智利的超大望遠鏡 (VLT) 觀測屬於人馬座矮星系的球狀星團 M54 成員星, 發現鋰元素豐度接近銀河系 天文學家推測較不可能是大霹靂產生的鋰元素含量計算錯誤 可能是宇宙初期, 鋰元素就被早期誕生的恆星摧毀了, 或鋰元素在恆星演化進程中, 被某些不知名過程逐漸摧毀 ( 搜尋關鍵字 : VLT M54,lithium) 資料來源 1 臺北市立天文科學教育館 2 美國太空總署噴射推進實驗室 3 歐洲太空總署 4 科學雜誌期刊 5 科技期刊 6 每日科學 5

6 福爾摩沙衛星二號 10 週年專題報導 - 2 抬頭仰望天空, 可以看到白雲 太陽, 還可以看到月亮與星星 天空中的世界, 總是吸引大家好奇與嚮往, 也讓人們想要對天空中的各種事物與現象有更進一步的了解與認識 天空中的學問, 其實可以主要分成三個不同的科學, 也可以說是大學裡面的三個不同科系或研究所 它們分別是大氣 太空與天文 大氣 太空與天文 文 / 蕭俊傑 太空科學的範圍大致上是對太陽系內的範圍進行研究 圖片來源 : 大氣是什麼 所謂大氣 (atmosphere), 指的也就是我們所說的空氣, 因受地球引力的影響, 空氣的濃度離地表愈遠愈為稀薄 大氣中的成份以氮為主, 占了約大氣中的 78%, 其次是占了 21% 的氧, 其他為少數稀有氣體 稀有氣體中, 又以臭氧與人類的生活最為息息相關, 它可以隔絕太陽中的紫外線, 避免人類受到傷害 科學家們經常用大氣中溫度隨高度的變化, 來將大氣層區分為對流層 (troposphere) 平流層(Stratosphere) 中氣層 (mesosphere) 以及增溫層 (thermosphere) 等 各層彼此之間的分界, 還有各層的厚度都因為不同的地點與時間而有變化, 並非固定不變 一般來講, 對流層的平均厚度, 大約 12 公里左右, 在對流層的範圍內, 氣溫通常隨高度增 高而下降, 平均每增高 1 公里, 溫度大約降低攝氏 6.5 度 溫度降至最低的高度則稱為對流層頂 (tropopause) 對流層內, 空氣較不穩定, 有相對較為旺盛的上下對流, 而大氣中之水氣, 也幾乎全部是存在對流層內, 所以我們常見的雲 霧 雨 雪等各種天氣現象, 都是發生在對流層中 再往上是平流層, 平流層之範圍, 大約是從十幾公里到 55 公里左右, 在平流層下半部, 氣溫隨高度比較沒有變化, 只隨高度之增高而略為上升 30 公里左右以上時, 溫度隨高度上升而增加, 到 55 公里左右時溫度達最高峰 平流層內源自地面之水氣幾乎已經絕跡, 懸浮固體顆粒 雜質等極少, 天氣比較晴朗, 光線比較好, 能見度高, 同時平流層的氣流平穩, 因此大型客機大多飛行於此層, 以增加飛行的穩定性 6 天文館期刊第六十六期

7 ( 變溫 ) ( 游離層 ) 光達雷達光學 ( 地面設備 ) ( 氣體溫度 ) ( 電離子密度 ) 大氣溫度隨高度的變化圖片來源 astronomyonline. org/solarsystem/ EarthWeather.asp 在平流層之上是中氣層 中氣層的高度大約從 50 到 80 公里間, 在中氣層底部, 高濃度的臭氧會使平均氣溫在零下 2.5 左右, 而隨著高度上升臭氧濃度隨之減少, 因此在中氣層頂的平均氣溫會再下降至零下 95 的低溫 增溫層是中氣層頂以上, 溫度再度隨著高度升高的區域 它的溫度變化會隨著太陽活動是否活躍而有所改變 另外一點, 由於在這個高度區域內空氣容易受到太陽短波輻射的影響, 讓空氣處於電離的狀態, 在這個範圍內的自由電子非常豐富, 同時對無線電波傳遞也有很大的影響, 而這個自由電子濃度大到影響電波傳遞的區域, 就稱為電離層 而電離層也屬於太空科學的領域 等, 整個太陽系內的範圍 地球的電離層就屬於太空科學的領域 而地球與太陽之間的關係, 也是太空科學研究的重點 太空科學中, 有一個與地球息息相關的課題, 叫做太空天氣, 主要研究的就是太陽的變化對地球所產生的影響 由於太空中充滿物質第四態, 也就是電漿態 而地球周圍的電漿, 主要就 太空科學 太空科學主要研究的是地球與 其低層大氣以外, 水星 金星 火 星 木星 土星 天王星和海王星 太陽所引起的太空天氣 圖片來源 : 7

8 是由太陽所噴發出來, 也就是一般所說的 太陽風 太陽風也是電漿, 它受到太陽本身的磁場所牽引 太陽活動較為劇烈的時候, 就會有較強的太陽風噴出 而人類觀察太陽活動最常用的指標, 就是太陽黑子 太陽黑子較多的時候, 就是太陽活動較劇烈的時候 太陽黑子形成的原因主要跟太陽外層的磁場活動有關 它們的溫度要比太陽的表面低得多, 約攝氏三 四千度左右 觀察太陽時可以看出太陽黑子數量並不是固定的, 它會以平均約 11 年的週期變化, 每一次的太陽黑子數極小到下一次的極小之間大約相距 11 年 人類也發現, 太陽黑子通常都以磁性相異的形式成對出現 太陽活動週期不僅對太空天氣有很大的影響, 對地球的氣候也有重大的影響 太陽活動在極小期間, 很容易與地球的低溫連繫在一起 在 17 世紀時, 太陽週期似乎完全停止了數十年, 在這段期間只觀測到極為少數幾個太陽黑子 那個時代稱為小冰河期, 在歐洲地區經歷了一段溫度很低的時間 太空天氣對人類所造成的影響, 有很大一部 分是來自於電波通訊, 尤其是與人造衛星有關的通訊 太陽活動較強時, 特別是在太陽黑子極大時期, 太陽所噴發出的高能電漿粒子所攜帶的能量也相對較高 當這些高能粒子吹到地球時, 將對地球的電離層造成擾動 當人造衛星與地面進行通訊時, 無線電波會通過電離層, 如果電離層受到擾動, 對人造衛星與地面間的通訊品質也將造成影響 以大家日常生活中最常接觸的定位衛星, 全球定位系統 GPS(Global Positioning System) 來說, GPS 衛星訊號從距離地表 2 萬多公里的軌道發出訊號, 再通過電離層傳送到 GPS 接收機, 如果電離層狀態不穩定, 定位之精確度將會受到影響 除了影響行車導航的準確性之外, 同時也可能會對飛航安全, 甚至於是戰鬥機與飛戰航線的準確性造成影響 天文 再來說到天文, 天文學可以說是相當古老的學科, 同時也在人類文明中佔有非常重要的地 GPS 衛星定位示意圖 定位衛星從地表上 2 萬多公里發射訊號到地面, 隨著太空天氣的變化, 通過電離層時會受到不同程度的影響 圖片來源 : bp.blogspot.com/- 14Okt4PDW6Q/ UcPZ4RIzkBI/ AAAAAAAABpw/ BCw0VjC2I0I/s1600/ GPSTracking.jpg 8 天文館期刊第六十六期

9 位 早期人們用肉眼觀察太陽 月亮 星星來確定時間和方向, 同時也透過太陽 月亮的運行來制定曆法, 成為農業生產耕作的依據 在另一方面, 占星術依附天文學而生, 人們通過天體的排列與組合來占卜凶吉禍福, 預測自然災害 戰爭的輸贏和個人的命運 天文學的範圍, 包含觀察和研究宇宙間天體, 它研究天體的分佈 運動 位置 狀態 結構 組成 性質及起源和演化, 是自然科學中的一門基礎學科 大部分的科學都有包含觀察 實驗等步驟, 天文學不同之處, 在於天文學的研究方法是經由觀測的過程, 得到天體的各種訊息, 再對這些訊息進行分析與解說 最傳統的方式, 就是使用一般常見的光學望遠鏡來進行天文觀測, 但由於一般望遠鏡所觀測的是可見光, 在我們生活的地球表面受到大氣的干擾, 因此較精密的觀測就需要在高山中進行, 而受到白天太陽光較強的影響, 觀測時間也大多是在夜間 為了克服這些問題, 人們也會使用無線電望遠鏡 紅外線望遠鏡 紫外線望遠鏡 X- 光望遠鏡 γ- 射線望遠鏡等, 針對各種不同的研究目的來進行天文觀測 另外也將望遠鏡送到太空軌道中, 成為人造衛星長期進行天文觀測 ( 例如哈伯太空望遠鏡,The Hubble Space Telescope), 讓人們可以從不同的方向進行天文研究 位於澳洲新南威爾士州 (New South Wales) 的無線電望遠鏡 圖片來源 : 天空中存在著許多我們的夢想, 想要對自己的夢想有更進一步的了解之前, 要先知道自己的夢想是存在大氣 太空 天文哪一個領域中喔! 蕭俊傑 ; 任職國家太空中心綜合計畫室, 負責福爾摩沙人造衛星科學資料分析及科學教育推廣 哈伯太空望遠鏡圖片來源 images/345535main_hubble1997_hi.jpg 9

10 TWEET 臺灣流星觀測網 臺灣流星觀測網介紹 ( Taiwan Elegant Meteor and TLE Network ) 文 / 楊義清 當我們試著將整個地球看作一個系統來看, 那麼這個系統會受到地球外的太陽系環境所產生之影響的情況並不多 ; 除了來自太陽風暴的干擾外, 另一種常見的現象就是流星體進入大氣層 研究者企圖藉由流當星來瞭解太陽系的 環境時, 計算出流星體在 太陽系中的軌道是一項在 研究中很重要的資訊 然 而想要準確地得到軌道資 訊, 便需要利用三角定位 法來進行, 因此對單一流 星的多點觀測就成了唯一的途徑 多點觀測所獲 得的資料再加上分析軟體, 就可以得出流星體在 太陽系裡運行的軌道, 而且越多點的觀測資料會 提高資料的精確度 基於對流星體軌道的研究,2008 年任職於中 央大學天文所的阿部新助助理教授便著手在中央 大學校區內及鹿林天文臺上架設自動觀測系統 筆者是在 2009 年透過任職於臺中科博館的林志隆 副研究員介紹得知此一構想 鑒於流星自動觀測 系統在技術與資金的門檻條件不高, 所以 2010 年 筆者與當時專題生曹俊傑便著手在臺東及高雄兩 地分別規劃架設一套自動觀測系統 自動觀測系 統的基本原理可參閱吳秉勳在本期中 流星自動 觀測與分析軟體介紹 一文 2010 年下半年先 完成位於高雄的自動觀測系統, 隔年暑假時接著 臺東處的自動觀測系統 這兩處的系統架設完成 後, 便已具有定位流星體軌道的能力 但是流星 自動觀測系統中的高感度光電耦合器都是固定方 圖一 目前流星觀測網的觀測地點與監視器觀測方向向的, 因此可觀測範圍就變得有限 僅以上述四處的自動觀測系統所能涵蓋的範圍便顯得非常不足 因此, 2012 年起, 首先是林志隆副研究員與臺中大里高中的林士超老師於臺灣大學梅峰農場處架設一套自動觀測系統 ; 阿部新助助理教授所指導的研究生, 臺中惠文高中的吳秉勳老師也在惠文高中校內架設自動觀測系統 然後吳秉勳老師又尋得金門金城國中蔡松輝老師及彰化福興國中的吳炳連老師參與, 在金城國中及福興國中內又分別架設自動觀測系統 最後, 東華大學物理系的紀信昌也加入團隊, 並於東華大學內架設自動觀測系統 至此, 團隊雛型已成 所以大家覺得應該幫整個團隊取上一個容易上口又好記的名稱, 最後大家一致同意採用由阿部新助助理教授所提議的英文名稱 TaiWan Elegant meteor and TLE Network, 縮寫則為 TWEET, 中文名稱則用 臺灣流星觀測網 10 天文館期刊第六十六期

11 TWEET 環觀世界各地, 許多地區也多已有成立類似的組織 如最早於 1911 年成立的美國流星協會, 該協會早期是以目視紀錄為主 另一個較大的觀測網絡為歐洲視頻流星觀測網絡 (European video MeteOr Network Database,EDMOND), 這是有數個較小的觀測網絡所共同形成的, 其中成員有法國業餘觀測網絡 (BOAM), 中歐流星網絡 (CEMeNt) 匈牙利業餘觀測 (HMN) 義大利流星和 TLE 網絡 (IMTN) 波蘭火球網 (P F N) 斯洛伐克視頻流星網 (S V M N) 及若干幾位單獨的業餘觀察者 在日本則有成立於 2004 年的 SonotaCo Network 而跨國之間的最大型組織則是成立於 1988 年的國際流星組織 IMO, 那是一個國際性的科學非營利組織 圖二 彰化福興國中觀測站所觀測涵蓋的天空區域, 顯示的顏色代表為不同海拔高度所能觀測的涵蓋範圍 由於流星自動觀測在技術與資金上的門檻條件都不高, 因此在國外為許多天文業餘愛好者所青睞 在 2013 年 5 月 31 日, 臺灣時間晚上 10 點 28 分全臺各地都有超亮火流星的目擊及視訊紀錄 ( 特別的是大多圖三 2010 年至 2013 年經由兩個觀測站以上所記錄到的流星軌跡 數的視訊紀錄都是來自於汽車的行車紀錄器 ), 而臺灣流星觀測網中的福興國中觀助助理教授回到日本任教後, 為了加強成員間彼測點跟梅峰農場觀測點也都記錄到東南方有一顆此的聯繫, 因此大家決議設立召集人一名 (2014 超亮的流星 稍晚便由吳秉勳老師將這顆流星的年由筆者擔任 ) 來召集討論有關臺灣流星觀測網軌跡給算出來 ( 見圖四左 ), 出現位置在綠島東的任何事宜 臺灣流星觀測網歡迎有興趣的業餘方約 100 公里處的高空 不過很可惜這次的結果並天文愛好者加入, 任何有興趣者可以直接連絡筆沒有快速地利用管道向外界披露, 為此臺灣流星者, 或是就近聯繫上述文中提到的人員 觀測網的成員便商議成立臉書粉絲首頁 ( 同年 6 月楊義清 : 臺東大學應用科學系副教授 7 日 ), 作為科研成果快速呈現的管道 在阿部新 icyang@nttu.edu.tw 圖四左 2013 年 5 月 31 日晚上 10 點 28 分 ( 臺灣時間 ) 發生於臺灣附近高空的超亮火流星事件之軌跡圖 圖四右 於梅峰所記錄下來的火流星影像, 絕對星等推算小於 -8 等 11

12 TWEET 臺灣流星觀測網 流星現象基礎原理 文 / 吳秉勳 彗星與小行星對於太陽系的形成過程提供了很重要的資訊, 一般在地球上除了用望遠鏡觀測外, 很難直接瞭解其成分, 太空探測中, 一些太空船帶著探測設備造訪彗星或小行星 著名的美國 NASA 深擊號太空船 (Deep Impact) 於 2005 年 9 月釋放了一枚撞擊器, 藉由撞擊週期彗星譚普一號 (9P/Tempel 1) 所噴發的灰塵, 透過光譜得到成分組成 ; 日本 JAXA 的隼鳥號 (Hayabusa) 則是在 2005 年 11 月接觸編號第 糸川小行星 (Itokawa), 採集了小行星鹿林天文台北向的流星監視器在 2012 年 12 月 13 日當晚捕捉到超過 500 顆的流星 的樣本並返回地球 而流星和隕石則是直接將樣本帶到地球, 提供我們分析, 預估每天約有 40 公噸重的流星體掉落至 object, TNO); 編號 3200 的法厄同 (Phaethon) 小地球, 相當於一顆直徑 1.4 公尺的小行星 ( 以球粒行星就是造成每年 12 月 日雙子座流星雨的來隕石的密度估算 ) 源 名詞與分類 彗星 (Comet): 主要由冰所組成的太陽系小天體, 當它接近太陽時, 受到太陽加熱而噴 出它的氣體與塵埃形成彗髮與彗尾, 這些噴出的 物質會受到太陽輻射與太陽風的影響, 研究彗星 是瞭解太陽系形成的重要資訊來源, 而大部分流 星雨的來源往往是某顆彗星噴發的物質, 該彗星 就會稱為某流星雨的母彗星 小行星 (Asteroid): 小行星特別指是位於太陽系內側的小天體, 通常沒有像彗星的活 動特徵, 但我們仍發現有一些小行星的表面散布 了揮發性物質 通常定義其軌道在木星以內的稱 為小行星, 更遠的小天體則包含了半人馬小行 星 (Centaur) 和海王星外天體 (Trans-Neptunian 流星體 (Meteoroid): 散佈在太陽系中的流星體是小型岩石和金屬物質, 明顯地小於小 行星, 介於細砂至 1 公尺寬的大小, 通常來自彗 星和小行星的碎片, 也有部份來至受到撞擊的月 球和火星碎片 當流星體以數十公里的秒速進入 地球, 會因為和地球大氣摩擦的熱而發光, 此時 我們就稱 為流星, 若是最後 仍有殘餘 物直撞擊 地表, 我 們稱為隕 石 一顆大小約五公分的鐵質隕石 12 天文館期刊第六十六期

13 TWEET 微流星體 (Micrometeorites): 質量約為 10-12~10-6g, 直徑約為 0.6~60μm, 此類微小 的物質進地球大氣時, 通常無法經由可見光或是 雷達觀測到類似流星的現象, 但是可在分析平流 層 冰芯 深海與內陸的沉積物中發現 流星 (Meteor): 當流星體進入地球大氣, 摩擦生熱而發光的這段期間, 我們稱此現象 為流星, 高度大多發生在 120km 到 80km 之間, 直 徑約為 0.01mm 到 20cm, 質量約為 10-9 ~10 4 g, 我 們通常可以在無光害的夜晚觀測到, 也可以利用 相機拍攝, 雷達則能觀測到更暗 更高的流星, 日本京都大學的中高層大氣雷達 (MU Radar) 每 天可以觀測 40,000 ~50,000 顆流星 雖然天文學 界中無明確規定, 通常亮度小於 -3 等的稱為火流 星 (Fireball), 亮度小於 -8 等的稱為巨大火流星 (Bolide) 國際流星組織 (IMO) 正開始建立全 球火流星的觀測紀錄, 歡迎有興趣的人在看到火 流星之後, 到 填寫簡 單的觀測報告, 越多人的參與便能讓流星的科學 研究更完整 流星雨 (Meteor Shower): 在晴朗的夜晚常可以見到流星出現, 若是這些流星從天空中 一個所謂的輻射點發射出來 ( 實際上不是一點, 而是一個小區域, 而且每天稍微改變 ), 我們稱 之為流星雨, 形成流星雨的流星和其母彗星的軌道有關, 有類似的速度與運動方向, 而彗星往往很難經常觀測, 也幾乎沒有直接的樣本可以取得, 也因此若能藉由研究流星, 我們就能對母彗星有更深入的瞭解 另外沒有屬於任何流星雨的流星, 我們在每天晚上都有機會看到, 稱之為偶發流星 (sporadic meteor) 流星的速度 在計算流星的速度時我們先不考慮地球自轉的影響 ( 影響約佔 1%), 我們要求出流星相對地心的速度 (geocentric velocity): 地球繞太陽的公轉速度約為 30km/s, 在 1AU 距離的太陽系逃逸速度 ( 第三宇宙速度 ) 約為 42km/s, 流星體自己的速度不可能大於 42km/s, 若是大於 42k m/s 則速度大於太陽的重力吸引而離開太陽系 ; 因此在地球清晨的那一面, 流星會以較快的速度撞擊地球, 速度最大為 72k m/s (42+30=72), 而在地球傍晚的那一面流星則須追上地球, 因此相對地心的速度會較慢, 流星也會較少, 那麼流星最小的速度是多少呢? 因此流星的地心速度為 11~72km/s, 在過午 夜後的地球那一側也較容易看到流星, 速度也較 快 進入過程 流星在進入地球大氣層之後可以分為三段過程 : 預熱期 (preheating) 消融期(ablation) 無光飛行期 (dark flight) 將雙子座流星雨多幅拍攝照片合成並延伸軌跡後得到輻射點所在區域 13

14 TWEET 臺灣流星觀測網 在 400~120km 的地球高空, 此時大氣的平均自由徑 (mean free path) 有 150km, 流星體和大氣很難碰撞, 因此幾乎無法和流星體摩擦發光, 僅有雷達觀測可以觀測到 400km 高微弱的流星現象 最後落下的速度為 ~10m/s,10 kg 大的隕石速度為 ~100m/s; 在此期之前的飛行約為直線, 無光飛行期受到較大的阻力, 速度也較慢因此行徑路線往地面彎曲, 若要憑著流星軌跡尋找隕石, 則須考慮此一因素 發光現象 流星在天上劃過後, 我們能觀察到是因為流星在消融期時所發出的光, 而發光的種類其實也有很多種, 在此介紹最常見到的 : 流星尾 (meteor wake) 短暫的流星跡(Short duration meteor train) 短暫的流星餘暉(meteor afterglow) 持續的流星跡 (Persistent Meteor Train) 資料來源 : Meteor%20Showers.pdf 消融期是指當流星體抵達 130~120km 高的地球高空時, 氣體分子已逐漸增加, 會和流星體摩擦加熱至 2000K, 此時流星體就會開始消融而發光, 同時周圍空氣分子也會受到能量激發也有發光現象, 這段期間會大約發生在 120 到 80km 左右 當流星受到大氣摩擦減慢到終端速度後 ( 火流星約為 3~4km/s), 便不再能發光, 一直到撞擊地面的這段時期稱為無光飛行期,10g 左右的隕石 流星尾 (meteor wake) 是流星體本身的氣體和粒子受熱電子躍遷的發光現象, 流星尾大約有數百公尺到數公里長, 並只持續數十分之一秒 短暫的流星跡 (Short duration meteor train) 最多可出現數秒, 發光波長為 557.7nm, 和極光的綠色光芒一樣, 也就是高層大氣中氧原子的禁線, 像獅子座流星雨 英仙座流星雨 獵戶座流星雨這種速度快 ( 速度大於 60km/s) 的流星特別明顯有此類的發光現象 短暫的流星餘暉 (meteor afterglow) 是要透過光譜分析而分辨出來, 流星帶來的金屬元素, 其電子受激發後回到基態時的光, 最多可持續數秒 NASA 太空人 Ron Garan 在國際太空站上於 2011 年英仙座流星雨的期間拍攝了這幅照片 版權 :NASA/ Ron Garan 資料來源: ap html 14 天文館期刊第六十六期

15 TWEET 一顆流星在一秒內的發光變化情形 透過光譜可以分析出流星最主要的三條光譜線, 分別是鈉 鎂和氧, 還有其他種元素譜線 流星尾端的綠色光芒是氧原子的禁線 資料來源 : Meteoroid#mediaviewer/File:Leonid_Meteor.jpg 持續的流星跡 (Persistent Meteor Train) 也常稱為流星痕是長時間持續發光的現象, 這些痕跡通常位於 80~90km 的高空, 在流星消失後仍持續發出暗淡的光芒, 這是大氣層的氧原子或臭氧分子和流星帶來的鈉 鐵元素在結合時所發出的光, 可持續長達數十分鐘, 甚至超過一小時, 並隨著高層大氣的運動而變形 ( 參考 16 頁圖 ) 遊客於 2012 年 6 月 28 日在澳洲伯斯海邊所拍攝到的流星塵埃雲資料來源 : meteor-plunges-into-ocean-lighting-up-perth-sky/ 另外流星體經過大氣層後, 還有可能留下像長條狀的雲漂浮的空中久久不散去, 由於不會自己發光, 只能在天亮時反射陽光而見到, 所以早上起床後也看看天空是否出現這種怪異形狀的雲! 吳秉勳 : 任教於臺中市立惠文高中 2013 年 2 月 15 日上午發生在俄羅斯 Chelyabinsk 市的隕石撞擊事件, 空中留下巨大的雲 view_of_2zz013_meteor_event.jpg?uselang=ru 15

16 TWEET 臺灣流星觀測網 第 80 秒 第 120 秒 第 40 秒 第 160 秒 第 200 秒 2013 年 5 月 31 日一顆超過 -8 等的火流星照亮台灣東部海岸, 隨後留下 4 分鐘以上的流星跡 拍攝者 : 姜漿薑 16 天文館期刊第六十六期

17 TWEET 流星監視錄影軟體 UFOCapture 操作介紹 文 / 賴楷翔 觀測流星我們大多坐下來抬頭觀看, 一邊感嘆著大自然可以帶來這麼美好的事物, 一邊與朋友閒話家常, 甚至拿起相機想捕捉這短暫瞬間 但是若是要進行研究的話就很難這麼優閒了, 天空中出現的每一顆流星都是我們希望拍攝 蒐集, 並且拿來進行分析, 我們不願錯過任何一顆可以成為研究內容的每一個事件, 必須要很有效率的捕捉這些流星事件 UFOCapture 為這次我們要介紹的軟體, 此軟 體有免費版與正式版, 這次要介紹的是正式版, 正式版也有 30 天免費的完整試用期 這軟體的特色是可以偵測軟體畫面中, 出現了移動中的物體並把影像擷取出來 UFOCapture 操作繁雜, 為了有效率地蒐集這些事件的影像, 這麼多選項是在所難免的, 要完全的了解並操作設定肯定會花上不少時間 在此要介紹基本的設定選項, 讓第一次接觸的朋友了解選項內容後, 操作上可以容易一些 INPUT 這裡我們將介紹在流星拍攝中要使用的設定, 首先得先使讀取電腦上的影像擷 取卡, 讀取好後點選右方 Preview 來確認線路是否有問題, 若影像可以正常輸出, 便 可以進行下方的設定 IVideo: 選取主機中影像擷取配備的名稱, 後面一攔選擇擷取卡所輸出的位置, 選取好後再點選右方 Preview 選項來檢查是否有影像出現 set: 可以進一步調整影像畫面 Size: 可以設定拍攝影像的大小,xi:yi 需與影像擷取卡格式相同 Code: 錄製影像的格式, 建議設定為 AVI 檔 Fps: 每秒的幀數 Head: 事件發生前的前一秒鐘 (FPS=29.97=30) Tail: 事件發收後的後一秒鐘 (FPS=29.97=30) Diff: 幀與幀的時間間隔的數目 17

18 TWEET 臺灣流星觀測網 確認好影像可以輸出後, 我們將進行下面拍攝上的挑整設定 下圖中包含了以 紅框標示, 為特別重要的選項 Detect Area: 點選 Edit 選項便可以編輯畫面中想遮蔽掉的位置 (Mask: 遮蔽, Detect: 偵測, 選項中可以讓你編輯要遮蔽的物體, 點選 save 存檔後便可開啟使用 ) Min(frm) : 最小數量的影片幀數 Max(sec) : 剪輯影片的最長秒數 Detect Level Noise Tracking: 這選項是調整背景雜訊的比率 Video Trigger 設定畫面 DLratio: 雜訊水平和檢測值的比率, 通 常情況下為 105 到 130 是較為適當 MinDL: 建議設定為 10 MinL-N: 建議設定為 3 SMSize: 遮蔽的尺寸, 建議設定為 5 Dark Obj Mask DOlevel: 此選項可以減少拍攝黑暗中移動的物體 ( 設置太高明亮的物體將無法偵測到, 建議設置在 0-3 ) Edit 選項繪製畫面 Slow Obj Mask: 忽略拍攝中移動過慢 的物體 ( ex: 遠方飛機 船隻等 ) Scintillation Mask: 追蹤攝影中像星星的發光體並將其掩蓋, 以減少亮光對拍攝產生的影響 SMLevel: 最小亮度的比率, 建議設定範圍在 105~110 SMSpeed: 檢測速度, 建議設定為 2 P / s: 通常設定為 15, 建議使用廣角鏡頭 Super Impose 設定畫面 SOsize: 通常設定為 15, 建議使用廣角 鏡頭 Preview Option: 需點選 Area, 才可開 啟 Detect Area 繪製的遮蔽區塊 18 天文館期刊第六十六期

19 TWEET Operation 這裡我們要設定影像要儲存哪些選項與格式, 部分選項若沒有勾選將 無法進行後續分析, 這裡還可設定 UFOCapture 的自動拍攝, 增加操作上 的便利性 需特別注意下圖中標有紅框的選項, 若沒有選取片無法使用 UFOAnalyzer 的數據分析 Single File Mode: 點選後會會將所有事件錄製成一個檔案而無法分析, 研究上不會點選 Srart Detect at Activation: 啟動後 UFOCapture 後會自動拍攝 儲存類別選取 Logging: 點選後產生的檔案有助 UFOAnalyzer 分析, 必須點選 Do not Use Trash Box: 選取後在 DB 欄位中刪檔案後, 檔案會直接被刪除, 不建議點選 SnapShot: 觸發後的一幀儲存為靜止影像 PeakHold: 自動將每一幀的影像進行疊合 *bmp: 儲存為 bmp 檔 *jpg: 儲存為 jpg 檔 Thumbnai: 儲存的縮圖尺寸 +Mark: 標記要覆蓋的區塊 Detect Schedule(LT) 時間設定 Map bmp: 進行 UFOAnalyzer 時所需要 的檔案 Leave Image of Long Clip: 擷取影片 中的長片段 HDD Free Space Check 容量設定 Detect Schedule(LT): 這裡可以設定 UFOCapture 要開始拍攝開始與結束的時段 若不使用此功能決定開始與結束的時間, 將自己手動操作來控制拍攝時段 AutoAdjust to Sun: 拍攝時段由太陽的升起與日落來決定 Adjust settings: 開啟視窗便可設定太陽升起與日落時間 19

20 TWEET 臺灣流星觀測網 HDD Free Space Check: 此設定為確保 PC 容量需保留的設定 因為拍攝的影像容量相當 的大, 一晚最多便可達上百 GB 以上 Stop: 剩餘上方設定容量後停止拍攝 讀取 / 儲存設定資料 Delete Oldest in dir: 刪除時間較舊的影像 ( 不會點選 ) Maintence: 設定儲存 / 讀取 UFOCapture 產品註冊 Read setting: 讀取 UFOCapture 設定 Save setting: 儲存 UFOCapture 設定 Profile File 這邊將設定多項資訊, 內容請以當天觀測的地點與設備來進行填寫, 這樣有助於觀測上的紀錄, 也會影響後續軟體上的分析 Observer name: 觀察者, 在未來的數據庫將使用 Location ID: 拍攝位置名稱 Longitude: 經度 Latitud: 緯度 Altitud: 海拔 Camera ID: 攝影機 ID Camera name: 攝影機名稱 Lens name: 鏡頭名稱 Capture eq. name: 捕捉名稱 Profile 資訊填寫 DB 觀看拍攝的歷史紀錄, 包含刪除的選項, 可以直接在這裡挑選日期天數, 檢視影像 並刪除非流星的影像 ( 如 : 飛機 鳥 蟲子與雲間閃電等 ) 下圖有紅框標示的選項為必要勾選, 這樣影像的整理會較為方便 簡潔, 以及 Replay 欄, 影像撥放的位置 Replay: 下方選項可以撥放左攔所選取的影片, 觀看所拍攝到的事件 DB dir: 檔案儲存位置 +Y/M/D dir: 點選後檔案將以年 / 月 / 日資料夾分類來存取檔案 Date: 年 / 月 / 日 / 天數 20 天文館期刊第六十六期

21 TWEET Set Latest days: 點選後可以觀看最後新的一天所拍攝的影像 pm-am/day: 點選後會將當天夜晚所拍攝的影像分類在同一天資料夾 ( 例 :5/14-18:30~5/15-05:30, 這一晚的影像將被分類到 0514 資料夾 ) Read DB: 將讀取上方 Date, 選取時間範圍的影像數據 DELETE ALL: 刪除選取時間內的全部影像數據 DELETE A CLIP: 刪除點選的影像數據 偵測與手動錄影 完成以上設定後, 點選 Detect 選項後就會開始偵測, 而若 有設定拍攝的時間, 也會在該時段自動開始拍攝 不過如果想 要手動錄影來拍攝我們決定的時段, 點選 Rec 即可 Detect: 點選後便會開始偵測, 拍攝當天晚上的流星 Rec: 手動錄影, 點選後便會開始錄影, 再次點選後停止錄影 Detec Lev: 偵測影像中的雜訊, 必須將數值移動到與偵測範圍的邊緣, 才不會影響拍攝 Detect Size: 調整至可拍攝到畫面中移動的物體, 且不受雜訊影響 當物體經過畫面中看到雜訊的值會超過原先設定值後, 便會將影像記錄下來 結語 看過上文的介紹, 想必大家在操作上會有一些概念 若可以輕輕鬆鬆地將檔案設定好, 拍攝上也沒碰上困難, 順利地拍到人生中的第一顆流星, 這樣自然是我們所期望的 不過終究很難那麼順利吧, 首先每位觀察者的配備都不相同, 環境也不同, 如何設定影像的雜訊才不會過高? 要如何調整才可以拍攝流星? 這個我們實在很難給出正確的數字與答案 有時設定明明沒有問題, 結果流星卻少到讓你覺得是配備或著設定不夠好 ( 筆者碰過一個月裡沒有拍攝到半顆流星窘境 ), 或者這幾個月拍 攝都沒有問題, 卻因為附近新建的電台而導致影像雜訊過高, 難以繼續拍攝 UFOCapture 這軟體是很厲害的, 肯定有讀者發現既然是拍攝畫面中的移動物體, 是不是可以拿來拍攝其他的東西? 當然沒有問題, 此軟體也可以拿來拍攝鳥類 閃電 宇宙射線與巨大噴流等自然現象 這麼有趣的軟體, 若只是因為操作設定而使人卻步, 這樣實在是很可惜, 但願以上的操作介紹與設定, 可以讓您在使用上減少些困難, 拍攝到您人生中的第一顆流星 賴楷翔 ; 就讀於高師大物理系碩士班 21

22 TWEET 臺灣流星觀測網 流星自動觀測與分析軟體介紹 文 / 吳秉勳 流星自動觀測 臺灣流星觀測網目前在共架設了 15 個自動觀 測監視器, 自動觀測站主要可以分為三個部份 : A. 監視攝影機 鏡頭和防護罩,B. 影像擷取卡,C. 電腦 網路 監控軟體 A. 由於我們需要紀錄動態畫面以得到速度資料, 監視器攝影機須採用高感光度 ( 低照度 ) 的攝 影機, 曾經嘗試使用數位單眼或數位錄影機, 目 前的效果都不理想, 只能拍攝到很亮的恆星, 要 拍攝大量的流星就會很困難, 而一般路口的監視 器照度能達到 1Lux 就很不錯了, 參考了國外的經 驗, 我們目前主要使用 Watec 所生產的 902H2U 這 款監視器, 根據規格表若使用 F1.4 的鏡頭可達到 Lux 的照度 而鏡頭目前在市面上較容易買 得到的是 F0.95~F1.2 大光圈的 CCTV 鏡頭, 焦距使 用 5~12mm, 越廣角的鏡頭拍攝的範圍雖然越廣, 但較不能拍到暗流星, 變形也嚴重, 目前大部分 測站搭配的組合大多為 60 度左右的視角 防護罩 主要功能在於讓監視器能安裝在室外, 需要防雨 保護的功能 B. 監視器為類比訊號, 要傳輸到電腦記錄需要透過影像擷取卡轉換成數位訊號, 不論是 PCI 介面讓桌上型電腦使用或是 USB 的型式都可以使 用, 要注意的是若同一部電腦要連接兩台以上的 監視器, 需要使用不同型號的影像擷取卡, 以免 監控軟體混淆 C. 電腦不需要太好 太新的等級, 重點是硬碟要夠大,500G 的硬碟是基本配備, 越大的容 量可以確保能夠持續長期的紀錄, 在良好的天氣 下, 一個晚上約儲存數百 MB 的資料, 但若發生閃 22 天文館期刊第六十六期

23 TWEET 電, 往往一個晚上就儲存了數十 G 的錯誤資料, 要是沒有即時刪除, 硬碟滿了之後就無法持續紀錄 ( 註 : 新年放煙火常常讓所有的硬碟都存滿 ), 而電腦系統或電源要設定為不關閉硬碟和不進入休眠狀態 電腦也要有網路持續連線, 我們使用 NTPClock 軟體來網路校正時間, 準確的時間才有 辦法判斷各測站是否拍攝到同一顆流星, 另外許多測站我們也透過遠端來維護系統和下載資料 監控軟體目前我們使用的是日本 SonotaCo 所開發的 UFOCapture, 國際間也有使用 MetRec 這套免費的流星監控軟體 流星分析軟體 A. 說明 使用 UFOCapture 所拍攝的影像, 每組 ( 每段錄影 ) 會產生 6 個檔案, 以 UFOAnalyzer 分析完後, 會再多產生 1 個檔案 (*A.XML), 這個新產生的檔案就紀錄了影像的視野區域 目標的結果等資料 若因為某些原因需要重新用 UFOAnalyzer 分析檔案, 建議先將此檔案刪除再分析 B. 軟體安裝 1. 先在 下載 UFOAnalyzerV2, 解壓縮後即可使用, 此為免費軟體, 不須註冊 2. 下載台灣地區的地圖, soft/download/gme114n23_12.zip, 解壓縮後直接 放置在軟體的目錄下 23

24 TWEET 臺灣流星觀測網 C. 使用過程 1. 在 Main 欄位中選擇 add 開始欲分析的影像資料夾, 此範例是位於合歡山梅峰觀測站朝南方的攝影機,2012/12/19 整晚的資料 再按開啟後, 就會出現當晚的所有錄影資料, 目前共有 47 段的尚未分析過的錄影檔 pos all 按鈕, 就會將黃色的星點移動到藍色星點的 位置 2. 在右方的 MaskEditor 中可看到攝影機視野和軟體內建的星圖疊合的狀況 ( 此時尚未校正過 ), 黃點是軟體內建的星圖, 深藍點是我們錄影照到的星點, 淺藍色是一顆流星 在左方 Profile/Analyze 的欄位中, 是錄影檔的紀錄資料 5. 重複此步驟, 讓黃點和藍點較為重合 6. 接下來是使用自動重合功能, 按右方的 auto link 就會自動將可能的黃點和藍點配對, 再按 adj pos all 按鈕, 若受到較多的雜訊影響, 則按右方的 <SD 按鈕將誤差較大的配對刪除 重複此步驟並將 ddpix 逐漸調小,ddipx 的值最好小於 粗略依照擺設的監視器的位置設定攝影機的方位 (az) 仰角(ev) 和視場大小 (fov) 調整軟體內建星圖的亮度, 以手動調整的方式再調整攝影機的方位 (az) 仰角(ev) 和視場大小 (fov), 將藍色星點的星座和黃色星點的星座擺到接近的位置 4. 按下右方的 link 按鈕, 再按下 manual link 按鈕, 就可以用滑鼠將黃色的點連到藍色的點, 連完後再按下 finish link 要注意有些藍色的點是雜訊或是行星, 不要連到黃色的點 7. 這樣就完成了視野校正了, 將此結果存起來, 先按左方的 Save A, 再按 Save P, 將此資料存起來, 這樣就可以讓其他錄影檔也使用這樣的視野校正資料了, 如果有調整過監視器, 則須重新進行此段步驟, 再繼續後來的步驟 調整左方的 ddpix 將數值調到最大, 按下 adj 24 天文館期刊第六十六期

25 TWEET D. 自動分析流星 1. 在左方要分析的錄影資料夾右邊的 profile 按兩下滑鼠左鍵, 開啟前一個步驟所儲存的視野校正檔案, 再按 read dir, 讓所有的錄影檔都讀取視野校正的資料 delete a clip 刪除整段影片 按 delete a obj 刪除影片內不要的目標 6. 紅色的線條是軟體判斷流星的軌跡, 亮紅色代表開始, 暗紅色代表結束的方向 2. 建議將 ddl 調成 4, 再按 analyze all 按鈕, 就 會開始自動分析 7. 若有軟體軌道判斷錯誤或偏差的狀況, 右方使用 Mask Editor 欄位, 按 edit 按鈕, 先選 optmask 按 fill, 再選 d-area 選 dot, 用滑鼠將流星出現的位置用滑鼠畫出來 續分析 3. 若出現下面視窗, 直接按確定, 就可以繼 8. 左方的欄位使用 Profile/Analyze 欄位, 調整適當的 ddl 和 leap 數值, 甚至是 f1 的值, 並按 analyze 按鈕讓軟體再度分析流星的軌跡, 若仍有錯誤, 重複這個步驟直到正確 建議 ddl 可從 4 逐漸調小 ; leap 和流星的速度有關, 越快的流星則調大 ; 若有火流星爆炸的情形,f1 就調成 0 或 1 的值 這個步驟需要一點經驗, 有經驗的話, 就知道調到什麼數值就容易分析成功 4. 完成自動分析後, 接下來的步驟需要人工判斷是否有問題和修正分析結果 5. 左方切換成 Profile/Analyze 欄位, 右方切換成 View 欄位或是 Mask Editor 欄位, 藉由撥放影片和經驗判斷是否是流星 高空閃電或是有興趣的目標, 其他的如雜訊 閃電 宇宙射線 飛機 人造衛星 燈光 露水 鳥 飛蟲 等就按 25

26 TWEET 臺灣流星觀測網 9. 若有高空閃電或其他特別的現象, 建議將此段錄影檔 ( 一段錄影檔有 6 個檔案 ), 另外移動至其他的資料夾, 以供後續分析使用 10. 全部分析完, 人工也判斷完成後, 使用 Main 欄位, 點選 >Mcsv 按鈕, 儲存分析結果 ( 副檔名是.csv), 之後就可以這個檔案做後續的科學分析, 或是和其他觀測站結合資料 E. 軌道分析 1. 若要分析流星的軌道我們需要兩個以上的測站資料作三角定位, 兩個測站可測到流星起始和結束的方位角與仰角, 就能計算出流星真實的經緯度與高度資料 3. 選擇存放 UFOAnalyzer 分析結果的資料夾, 並按下 read M.csv 鍵, 軟體就會讀取分析檔 2. 同樣我們使用免費的軟體 U F O O r b i t, 在 h t t p://s o n o t a c o.c o m/s o f t/e_i n d e x.h t m l 下 載 UFOOrbitV2, 解壓縮後即可使用 4. 根據需要選擇 single station pair unified radiant, 分別代表單一測站的資料 綜合兩測站的資料 綜合兩測站並校正過輻射點的資料 如果選擇 pair 或是 unified radiant 才有三角測量得到軌道的分析結果 26 天文館期刊第六十六期

27 TWEET 5. 這是臺灣流星觀測網目前所累積的觀測資料, 目前累積了 5 萬顆以上的流星影像, 經三角測量後得到將近 1 萬筆的軌道資料 5-1 流星幅射點 (X 軸為赤經 Y 軸為赤緯 ): 可見到許多流星雨的輻射點區域 (nta 為北金牛座流星雨 sta 為南金牛座流星雨 Per 為英仙座流星雨 s d A 為南寶瓶 δ 流星雨 Cap 為摩羯座流星雨 kcg 為天鵝座 κ 流星雨 Gem 為雙子座流星雨 Ori 為獵戶座流星雨 noo 為十一月獵戶座流星雨 ) 5-2 流星幅射點 (X 軸為黃經 - 太陽黃經 Y 軸為黃緯 ):X=0 代表正對太陽正午 12:00 的天區 X=90 代表黃昏下午 18:00 的天區 X=180 代表午夜 12:00 的天區 X=270 代表清晨 06:00 的天區, 從此圖也可驗證面向清晨的天區有較多的流星, 速度也較快, 而不同流星雨會從不同方向射入地球 5-3 三角測量 得到的流星真實位 置並推算輻射點 5-4 推算出來雙子座流星雨的流星體在太陽系軌道, 小行星 3200 法厄同是雙子座流星雨來源, 因此這些流星體的軌道也會和法厄同相當類似 吳秉勳 : 任教於臺中市立惠文高中 27

28 TWEET 臺灣流星觀測網 流星網路實況轉播操作與介紹 文 / 曹俊傑 隨著網際網路與視訊設備的科技日趨進步, 對於影音轉播不再是遙不可及的事, 人人都可以 當一位視頻直播主 2013 年 8 月 日晚上英仙座流星雨極大期 期間, 由臺灣流星與高空閃電觀測網和臺東大學 地球系統科學實驗室共同合作, 網路實況轉播研 究中所拍攝的畫面供一般民眾欣賞 當時統計最 大同時在線上觀看的人數約有兩千三百人左右, 兩天轉播累計共有三萬以上的觀看次數 以下將介紹我們直播所使用的設備轉播軟 體拍攝操作介紹 CCD 鏡頭 影像擷取卡 硬體 WAT-902H2 ultimate Fujinon 1/3" CS Mount 2.9-8mm F/0.95 ( 使用 2.9mm 焦段 ) UPMOST UPG305 影像擷取卡 電腦 G GHz,RAM 4G, Intel HD Graphics 1000 軟體 網路平台 OBS Ustream 階的電腦處理時, 電腦會有延遲的現象, 整體播送出去畫面的流暢度下降 網路頻寬上傳的部分也建議在 2Mbps 以上視頻送出去的流暢度才夠 我們所用的直況轉播軟體為 O B S ( O p e n Broadcaster Software), 這是我目前所有使用轉播軟體中, 使用上最方便 電腦效能使用率不會很高的軟體, 若各位有興趣可自行嘗試其他轉播軟體 ( 如 Adobe Flash Media Live Encoder 等 ) 目前有許多的視頻轉播平臺 ( 如 Youtube Justin.tv Ustream 等 ), 利用直撥平臺提供的串流碼, 輸入到 OBS 設定中, 就可以開始轉播 Ustream 平臺是目前最穩定且免費 ( 圖 1), 所以我用此平臺轉播, 缺點是同時觀看人數超過一定上限時就會出現廣告, 要解決此問題就要實況主購買更高版本的轉播權限或觀眾觀看完廣告 硬體的部分建議使用中 高階等級的電腦做直撥, 因在做視訊訊號轉換期間, 電腦中央處理器 (CPU) 及顯示卡的使用率會非常的高, 使用太低 圖 1. Ustream 轉播平台上畫面首先, 先下載 O B S 軟體, 安裝好之後, 開啟 OBS 軟體, 第一步先設定語言 Setting->Setting- >Language-> 選單選擇 正體中文, 完成後要關掉 OBS 重開一次 ( 圖 2) 第二步設定串流資訊, 這部分就要上直播平臺網站取得此資訊, 以 Ustream 28 天文館期刊第六十六期

29 TWEET 為例 ( 圖 3) 節目設定 -> 頻道名稱 -> 遠端, 就可以取得串流伺服器及串流碼 再將串流設定複製到 OBS 設定廣播選項中 ( 圖 4), 模式選擇直播串流, 串流服務選擇 C u s t o m, 套用後就可以直播畫面了 其他設定基本上使用預設模式就可以做直播 了, 讀者有興趣可自行嘗試其他設定以提轉播畫質及流暢度 接下來就是編輯直播出去給觀眾看到的畫面了, 新增一個場景, 按滑鼠右鍵接著選擇你要轉播出去的畫面來源 ( 圖 5) 視窗畫面分享還是圖片 圖片畫面 等, 影像擷取設備就要選取視訊截取裝置 ( 圖 6), 也可在分享出去的畫面打上文字, 固定的字幕 轉播資訊 等, 讓觀眾一打開畫面就能清楚瞭解目前轉播的內容 此方法不僅能播送流星雨實況, 日 月食期間或有特殊天象時亦可使用同樣的方法做即時轉播 若讀者有興趣也可將天文望遠鏡接上 C C D, 再透過此方式將您看到的畫面轉撥出 圖 2. OBS 軟體介面 圖 3. Ustream 串流碼 圖 5. 場景來源新增 圖 4.OBS 串流碼設定 圖 6. 視訊截取裝置設定 29

30 TWEET 臺灣流星觀測網 天文科普教育也是一大助手, 透過轉播讓小學生在家也做天文觀測, 雖沒有現場觀測的那種臨場感卻可以真實的看到天象的變化的過程 ( 如日 月食 ) 圖 7. 文字設定去, 分享給全世界的人與您一起觀賞宇宙星空間的美麗與奧妙 美國國家航空暨太空總署 (NASA) 也早已長時間使用網路直播的方式, 分享太空站內所拍攝到的畫面, 全球的人都能免費在視訊平臺網站上觀賞到美麗的即時畫面 透過網路的即時實況轉播, 對沒有辦法外出的人或想看星空卻不想出門的人來說是一大福利, 電腦前就可觀賞當下美麗的夜空 對於 隨著行動網路速度的日益進步, 未來天文視頻轉播將不再受限於網路線, 僅能在光害嚴重的城鎮中做直撥, 只要行動網路收得到訊號到的地方, 有設備就可以做實況直撥, 效果將比在城鎮中的效果好許多 臺灣流星觀測網也會持續在三大流星雨期期間, 繼續為大家做流星實況轉播, 也歡迎有興趣的同好一起加入天文實況轉播的行列中, 推廣天文教育 參考資料 OBS 官網 : 下載 :h t t p://o b s p r o j e c t.c o m/d o w n l o a d ( 支援 32bits 64bits 請選用 ) Ustream 曹俊傑 : 就讀於高師大物理系碩士班 圖 雙子座期間轉播畫面 30 天文館期刊第六十六期

31 TWEET 鎏金歲月流星體與母體軌道相關性研究 文 / 林士超 倪嘉晟 彭宣儒 廖彥朋 每年都有三大美麗流星雨分別是 : 一月的象限儀座流星雨 8 月的英仙座流星雨 12 月的雙子座流星雨 雖然每顆流星在劃過天際時有長有短, 但同一星座的流星群都是從天空中某一區的輻射點 ( 面 ) 射出 ; 雙子座流星雨是以雙子座附近為輻射點出現的流星雨 每年在 12 月 7 日至 16 日前後出現, 於 12 月 14 日達到高潮 流星是外太空的小碎片掉到地球大氣層內所產生的發光現象 而流星雨的成因常說是起源自特定的彗星小碎片 但是, 流星雨的母體真的是彗星? 若是如此, 雙子座流星雨的母體是誰? 是小行星 3200 厄法同 (Phaethon)? 因此臺灣的流星觀測網想要借由相當龐大的火流星數量, 進行雙子座流星體及其輻射點回推的初步研究, 並且若有一定數量的火流星可觀測到, 我們更想對其流星母體進行驗證, 是否為坊間流傳的小行星 3200 Phaethon 全文修改自中華民國第五十三屆 (2013 年 ) 中小學科學展覽會 ( 中三區 ) 高中組地球科學科作品說明書 ( 關鍵詞 : 雙子座流星雨 流星體 母體軌道 ) 源起 在 2012 年年底臺灣有幾位天文同好, 包括了臺中科博館林志隆博士 臺中惠文高中吳秉勳老師 暨大附中曾世佑老師 興大附中 ( 原為國立大里高中 ) 林士超老師, 以及臺中市天文學會簡明毅先生 金門的金城國中蔡松輝老師, 還有鹿林天文臺的流星觀測團隊 ( 阿部新助教授 林宏欽臺長 林啟生與蕭翔耀兩位研究助理 ), 共同建置了臺灣流星觀測網雛型, 進行火流星的觀 測, 基本的概念就是以多點聯合觀測, 由三角定位法來找出流星體的空間飛行軌跡 恰巧 2012 年十二月雙子座流星雨期間, 月相與天氣都難得的好 於是我們想試著了解 2012 年雙子座流星雨的每一顆流星體的軌道特性 ( 空間位置與時間特性 ); 並依觀測資料來推知 歸納出雙子座流星雨母體的軌道特性 最後, 引用文獻中的軌道參數相似度評估法 (Dsh 判定 ), 進行小行星軌道是否會與流星雨的軌道相接近判定 這一次使用的儀器包含 : 高敏感度 CCD(WATEC-910HX 或 902H) C 型接環廣角鏡頭 (3-15mm,F 值 1 到 2) 每個戶外測站皆需個人電腦一臺, 及影像記錄電腦程式 UFO Capture (Sonotaco Inc.), 另外需個人電腦一臺, 含分析用電腦程式 UFO Analyzer 及 UFO Orbit (Sonotaco Inc.) MS- Excel 軟體 ( 圖 1) 我們藉由臺灣多站的流星觀測點架設, 如圖 2, 包含北部的中央大學中壢校園 中部的臺大山地實驗農場梅峰本部 南部的中央大學鹿林天文臺及海峽西方的金城國中, 南部也還有高雄師大與臺東大學校園, 透過高敏感度感光元件 C C D(Wa t e c 902H 或 910H) 與軟體 U F O Capture( 搭配, 進行火球流星的觀測與記錄, 再用人工以肉眼去判斷流星觀測記錄是否確實為流星事件 以電腦軟體 UFO Analyzer 讀取所記錄的影像檔, 如圖.3 所示, 以做為判斷拍攝資料中是否有流星 閃電或車燈 31

32 TWEET 臺灣流星觀測網 圖 1. 流星觀測原理與設備需求, 此一部份與影像監視系統相似 到的星點與星圖中的星點吻合 此等設定的數值即為錄影機面向的方位, 再以此方位的數值套用到當天所有綠製的影片, 進行每顆流星的分析 UFO Analyzer 這套軟體就可以解出每個流星的出現時間 所在天球位置 亮度, 還有各流星的基本參數 ( 流星出現與消失的方位角及仰角 流星出現與消失的天球座標等 ), 並將數據匯出存成純文字的 M*.csv 檔 ( 是一種不含格式的純文字檔案的型態 ), 如圖.5 上一步驟是解出了單一測站的流星觀測事件的基本時空條件 圖 2. 流星觀測點, 有六個測站, 十餘臺攝影機 觀測原理與工作流程 為了要確定流星在天空的正確位置, 我們先在 UFO Analyzer 的協助下, 進行每一個測站的影片判斷 ; 再借由 Analyzer 程式畫面所面向的天空方位設定好, 如圖.4, 也就是攝影鏡頭可錄得的天空視野 (FOV, Field of View); 最後, 再以某時間的星空為觀測影片的天空為依據, 調整軟體內預測的星圖, 不斷的放大或縮小, 直到星空所觀測 站與站的合作 接下來, 再用 UFO Orbit 將 UFO Analyzer 分析所得的各測站 M*.csv 檔案的匯入進行交叉比對, 操作畫面如圖.6, 以三角測量的方法計算不同測站接觀察到的同一顆流星的真正位置 ( 出現 / 消失的經緯度 高度 ) 流星速度( 對地表或對地心的速度 ) 與克卜勒軌道參數 (a q e ω Ω 及 i, 如圖.7 所示 ), 計算的概念如圖.8 如此一來可知火流星在夜空中的正確位置 流星軌跡回推的輻射點 ( 如圖.9) 及輻射點在天球座標的投影點 ( 如圖.10) 最後, 將交叉比對的結果匯出存成純文字的 U*.csv 檔 32 天文館期刊第六十六期

33 TWEET 圖.3 UFO Analyzer 畫面一 ( 流星判定 ) 圖.4 Analyzer 畫面二 ( 星圖比對 ) 圖.5 Analyzer 畫面三 ( 地面資料 ) 圖.6 UFO Orbit 畫面三之一 ( 比對地面二個站的資料, 找出屬於同一顆流星的記錄 ) 圖.7 流星體在空間軌跡的克卜勒軌道參數 (a e L 或 ω Ω 及 i) 圖.8 三角測量的方法 ( 地面有二點 A&A 相對於天上的流星 B) 圖 9. UFO Orbit 畫面三之二 ( 火流星在夜空中的正確位置及回推的軌跡 ) 圖 10. UFO Orbit 畫面三之三 ( 輻射點在天球座標投影位置, 及該顆流星的速度, 以顏色表示 ) 33

34 TWEET 臺灣流星觀測網 交叉比對與軌道逆推 接下來的工作是利用 EXCEL 整理比對資料 (U*.csv) 來尋找各測站彼此之間在同一時間發現的流星, 找出軌道較長 較短和較特別的流星, 將其數值做進一步比較, 猜測不同參數的性質 最後, 以 UFO Orbit 所表列出來的火流星體的個別克卜勒軌道參數資料 (a e ω Ω 及 i) 進行流星體的母體軌道回推, 先是以國際天文聯合會 IAU 所公佈的 3200 Phaethon 小行星的克卜勒軌道參數資料為比較對象, 進行 Dsh 的軌道相似度估算, 來做為母體軌道的研判依據 Dsh 是由克卜勒軌道參數所計算出來, 計算式如下所列 : 觀測結果 除鹿林山與中央大學是較早架設觀測設備外, 其他測站皆是在 2012 年才完成初步架設的流星觀測儀器, 恰巧趕上了 2012 年 12 月的雙子座流星雨觀測 在天氣與月相的干擾因素下, 只觀測了二個晚上 (2012 年 12 月 13 及 14 日, 含 15 日凌晨 ), 總計六個測站, 有觀測到 2219 筆單站的火流星, 各站資料詳閱表一 上述的 2219 顆火流星中, 由表二可得知 : 本次 (2012 年雙子座流星雨 ) 觀測所得的火流星最大亮度可達 -5.3 等 平均亮度在 -0.5 等 火流星最早出現的高度是地表上的 120 公里高 但多數是 90 公里上下就出現流星的現象, 火流星最晚結束高度是在 60 公里 但多數是 75 公里上下就結束流星的現象 相對地表的速度分佈在 24.4~66.5 Km/s, 火流星進入大氣時的平均速度在 36 Km/s, 相較於其他的流星雨, 速度算來得慢一些 其中,e q I π 分別是橢圓的扁平率 近日點距 小行星與流星體的軌道傾斜角差異值及某一個軌道特徵值 ; 而 1 與 2 分別表示小行星與流星體 最值得一提的是本次的雙子座火流星觀測特性之一為火流星出現時間算是比較長, 平均達 0.6 秒, 極可能是墜落入大氣層的顆粒比起其他次的流星雨是大的顆粒 簡而言之,2012 年的雙子座流星雨具有 : 流星体速度較慢 ; 亮流星很多, 常有火流星出現 代號站名地點代號相機型號 FOV 視野 Nights 觀測夜數 流星數 NCU 中央大學 桃園 NCU MeiFong 台大梅峰 南投 MF Lulin 鹿林山 嘉義 D35 Kimen 金城國中 金門 KM WAT-910HX mm/F1.0 Watec mm/F1.4 Lens WAT-910HX mm/F1.0 Watec mm/F1.4 Lens ~ ~ ~ ~ NKNU 高雄師大 高雄 KS NTTU 臺東大學 台東 TT Overall 約 120 小時 2219 表一 : 各測站基本資料與所觀測流星數 34 天文館期刊第六十六期

35 TWEET 亮度 ( 等 ) 出現高度 (Km) 結束高度 (Km) 速度 ( 相對地表,Km/s) 觀測時間 (sec.) 最大 最小 最大瞬間 -5.8 中位數 平均 表二 : 各測站基本資料與所觀測流星數 同時也可以發現 : 在二個晚上的 2219 顆火流星中, 有 66 顆火流星是同時被二個測站觀測到的流星, 交叉比較的資料參閱表三與圖.11 在表三中,ID1 與 ID2 是分別代表不同的觀測站, 由於鹿林山天文臺 (D35) 幾乎沒有光害, 天光的背景值較低, 再加上是架設三個方向各一支 CCD; 而臺大山地農場梅峰本部也有相似條件, 二支 CCD 同時觀測 所以鹿林 - 梅峰這個組合, 貢獻上 52 次, 是 66 顆組火流星中最多的組合, 接近六分之五, 是本研究中品質較好的觀測站 至於, 金門其他天數的流星數皆屬可以的條件, 就 2012 年 12 月的 雙子座流星雨極大期間, 天候不佳, 斷斷續續的起霧 終於, 我們得到了二個晚上的 2219 顆火流星之中, 有 66 顆火流星是同時被二個測站觀測到的流星, 直接將它們推估的各別輻射點採平均值計算, 參考圖.12, 可得到 2012 年雙子座流星雨的輻射點位置赤經 :7 h 35.6m, 赤緯 度, 在雙子座 Alpha 星的附近, 與文獻的差距都在 1 度以內, 本研究的主要輻射點是參考 2009 年 WGN37-2, The Journal Of IMO. 圖 11. 自 UFO Orbit 畫面匯出的 66 顆火流星空間位置分佈圖 12. 自 UFO Orbit 畫面匯出的 66 顆火流星輻射點位置分佈, 圖中 90 與 130 是指天球赤經 ( 度數 ),0 與 30 是指天球赤緯 ( 度數 ) ID2 ID1 鹿林 梅峰 高師大 台東大學 中央大學 金城 鹿林 梅峰 [52] 高師大 [3] - 2 台東大學 [2] - 中央大學 [5] [3] - 1 金城 [1] - 表三 :66 顆火流星是同時被二個測站觀測到的流星 35

36 TWEET 臺灣流星觀測網 Symbol a q e ω Ω i Mag Dsh Theory Fireball Fireball Fireball Fireball Fireball Fireball Fireball Fireball Fireball Fireball Fireball Fireball Fireball 表四 :66 顆火流星中, 依 Dsh 的值由大至小取出前 13 名,Theory 指的是 Phaethon 軌道相不相似呢? 本研究是以 UFO Orbit 進行流星體的軌道回推, 將每個流星體的位置變化以克卜勒行星運動方程式求出軌道參數, 再佐以 Dsh 的軌道相似度做母體軌道的研判 此次計算的母体 : 採用小行星 (3200) Phaethon, 周期約 1.4 年, 軌道很扁, 近日距可達 0.14 天文單位, 它的軌道參數取自 JPL@NASA 與 WikiPedia.org 在表格四中,66 顆的火流星中, 只有 6 顆的火流星軌道相似度 Dsh 值是超過 0.2( 以粗體字表示 ), 有可能是新的流星雨 其餘的火流星軌道相似度 Dsh 值皆小於 0.2(Fireball-7 以後的部份 ) 累積成功的經驗 這一次我們藉由分散在臺灣的六個流星觀測站的架設, 包含南部的中央大學鹿林天文臺 中部的臺大山地實驗農場梅峰本部 北部的中央大學中壢校園及西方的金門國中, 先進行天空物體移動與否的判定進行記錄 ; 再對照各站觀測影片的內容, 判定火流星的出現與消失時間是否只有些許的差異 ( 皆在零點零幾秒 ), 做為判定是否 觀測到同一顆流星, 是最先的想法 但實際的做法是必需借由軟體先行計算流星體在天空的座標, 若是有兩個測站皆觀測到位置相近的火流星 ( 出現或消失 ), 才會自動判定為同一顆火流星 所以才發現 : 從 2012 年 12 月 13 日晚上 9 點 22 分起至 2012 年 12 月 15 日凌晨 5 點 32 分, 共有 66 顆流星是同時被兩個觀測站觀測到, 更特別的是在 2012 年 12 月 14 日凌晨 5 點 52 分 58 秒有顆火流星是同時被三座觀測站觀測到 傳統以目視觀測流星有其辛苦之處, 包含人員數目 交通 保暖 專注力及記錄等多方面限制 本研究已經改進為自動觀測, 只要天氣條件與月相合宜, 雖然只能觀測到較亮的火流星, 而無法有星等小於 2 等的較暗流星, 但事後的分析研究是有比較多事件可進行的, 這方面歐美與日本皆已行之有年 例如, 流星觀測之後都會將流星雨在單位時間通過天頂的數量 ZHR 值 ( 如圖.12, 是在 IMO 公佈的 2012 年雙子座流星雨的逐時 ZHR) 輻射點 速度 顏色等數據做具體的描述 在雙子座流星雨極大期的二個晚上, 同時觀測的 66 顆流星, 就各個觀測站所觀測到的流星數目 36 天文館期刊第六十六期

37 TWEET 圖 13. IMO 公佈的 2012 年雙子座流星雨的逐時 ZHR ( 而言不算多, 佔全部 2219 顆火流星的百分之 3 在 66 顆火流星之中, 臺大梅峰東與南向 CCD 觀測到最多對的流星, 有 58 顆火流星, 貢獻最多 其次, 鹿林山向北與向南的 CCD 觀測到次多對的流星, 有 57 顆火流星, 有 52 顆是搭配臺大梅峰與鹿林山的組合 相反地 66 顆火流星之中, 六個地點之一的金門僅與鹿林天文臺有一顆的火流星, 或許需要進一步探討攝影機面對的方向 或選擇的站址 或環境天候不佳, 方能更有效改善觀測的品質 突破傳統 在傳統的目視或底片觀測流星, 進行流星的三角定位, 站與站之間通常是採取距離約 50 公里到 70 公里之間, 最能適合進行三角計算求出確實的空間座標 本研究改以高敏感度 CCD 進行火流星觀測, 事後用 UFO Orbit 軟體分析雙子座流星雨, 我們所設的測點有比傳統方法的距離加大一些 例如 : 中央大學距梅峰為 98 公里, 梅峰距鹿林山為 75 公里, 中央大學距鹿林山為 170 公里, 梅峰距高師大為 164 公里, 高師大距臺東大學為 76 公里 ; 另外, 金門到中央大學為 297 公里 此外, 仍需考量地球圓弧外形 大氣的折射與短焦鏡頭的變型問題, 所幸在 UFO Orbit 軟體分析過中已多有修正 ( 真實星點與電子星圖比對 ) 總的來說, 本研究大致能提供火流星定位與臺灣流星觀測網建置的初步參考依據 本研究借由 UFO Orbit 所繪出的軌道空間分佈, 加上 Dsh 的計算 ( 計算式參見研究過程的步驟 圖 14. 三角定位示意圖 ( 圖左右兩個測站 A 與 B, 決定了高度 D) 6), 用來推估流星體是否來自同一母體 文獻中用 Dsh 公式將流星體及母體的六個軌道參數帶入, 檢測兩者之間對太陽的繞行軌道面半長軸 a 近日點距離 q 偏心率 e 近日點的輻角 ω ( 上 ) 升交點經度 Ω 與傾 ( 夾 ) 角 i 相互之間的差異, 據此作為判斷兩者是否就是同一天體的依據 本研究也找一些彗星或小行星來當成判定的參考依據, 如下表五, 有哈雷彗星 週期彗星 168P/Hergenrother( 週期七年, 上一次近日點時刻在 2012 年 10 月 ) 今(2012) 年二月近距離飛馳過地球旁的 2012 DA14 小行星 及小行星中心 (MPC) 公佈的 Phaethon( 其軌道根數與 JPL@ NASA 公佈的有些許不同 ) 我們自己胡亂編出的一組軌道根數以及 2012 年 2 月 15 日掉落在俄羅斯的大流星體 Chelyabinsk 的軌道參數 (Theory 指的是 3200 Phaethon 小行星, en.wikipedia.org/wiki/3200_phaethon) 37

38 TWEET 臺灣流星觀測網 Symbol a q e ω Ω i Dsh Theory P Halley P DA Phaethon 胡亂編 MPC,IAU Chelyabinsk 表五 : 用來當成 Dsh 的參考值判定依據的天體軌道參數表列 從表五的軌道參數計算出來的 Dsh 可看出 1P 哈雷彗星 週期彗星 168P 小行星 2012 DA14 以及俄羅斯大流星體 Chelyabinsk 的 Dsh 計算結果, 呈現出 Dsh 值都在 2 到 3 之間, 明顯偏大, 不是本研究雙子座流星雨的母體, 至少今年不是 若是以小行星 3200 Phaethon 為母體判定依據,66 顆火流星中, 有 6 顆的火流星軌道相似度 Dsh 值超過 0.2, 可能是新的流星雨 ; 其餘火流星 Dsh 值小於 0.2, 表示 Phaethon 就是 2012 年雙子座流星雨的母體 有趣的是, 取用同一組軌道參數 ( 表五的 3200 Phaethon)Dsh 計算結果數值零, 就是同一個天體 ; 若是取用小行星中心的另一組軌道參數 ( 表五的 MPC,IAU)Dsh 計算結果數值也幾乎等於零, 也就是幾乎可說是同一個天體 讓我們回顧表格四, 在 66 顆的火流星中, 存在 6 顆的火流星軌道相似度 Dsh 值是超過 0.2, 我們有信心說它們可能是新的流星雨, 值得後續的觀測分析 註 :MPC/IAU 參數與維基百科 /JPL@NASA 有些許差異, 應該是多年觀測值與大行星對軌道參數的長週期攝動 perturbation 造成的 總結 研究發現 2012 年 12 月 13 及 14 日 ( 含 15 日凌晨 ) 雙子座流星雨, 總計二個晚上, 六個測站, 觀測到 2219 筆單站的火流星 ; 交叉比對火流星, 有 66 顆火流星可以提供軌道參數, 以計算軌道相似度 Dsh 再者,2012 年雙子座流星雨的火流星最大亮度可達 -5.3 等 平均亮度 -0.5 等 多數流星發生在地表 90 公里 ~75 公里高 ; 平均速度 36 Km/s, 輻射點赤經 7 h 35.6m, 赤緯 度, 具速度慢 亮流星多的特點 參考文獻 (1) Davies, J. K.,Are the IRAS-detected Apollo asteroids extinct comets?, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (ISSN ), vol. 221, July 1, 1986, p. 19P-23P. (2) MDC2007/, MDC@IAU (3) (4) J. D. Drummond, A test of comet and meteor shower associations, ICARUS 45, , 1981 (5) A meteor shower catalog based on video observations in ,SonotaCo, WGN37-2, 55-62, 2009, WGN37-2.pdf (6) (7) 三角測量 (Trigonometric Measurements), wordpress/?p=17379 (8) 3200 Phaethon 軌道參數, gov/sbdb.cgi?sstr=3200;orb=1 (9) article.php?pbgid=24388&entryid=307106, 天文計算實驗室 _ 流星的軌跡林士超 : 任教於國立興大附中倪嘉晟 彭宣儒 廖彥朋 : 就讀於國立興大附中 38 天文館期刊第六十六期

39 星期天談星 紅眼木星與流星雨傳說 冬季星空之星座傳說 2015 之天狗傳說 文 / 張維元 紅眼木星與流星雨傳說 木星繞太陽一圈需時約 12 年, 故在背景星空花中約走一圈所需的時間就視與 12 生肖 ( 地支 ) 相同的 12 年, 故又稱歲星 的行星, 其體積可以吃下 1 千 3 百顆以上的地球, 表面上的紅色斑點是它最明顯的特徵, 稱為 大紅斑, 像是木星上長了一顆紅色眼睛 1 月是群星燦爛, 眾星雲集的時候, 配合冬季星座還有每年固定會出現的大流星雨之一 : 象限儀座流星雨等著與您相會呢! 想知道天文學家對木星有哪些新發現嗎? 熱鬧的冬季星空搭配上每年 1 月初現身的流星雨, 保證讓大家徜徉徘徊在美麗的星空而忘返 歡迎有興趣的來賓前往天文館參加有趣的認星之旅哦! 冬季星空之星座傳說 2015 年 2 月 6 日木星又將走到 衝 的位置! 在衝的時候於夕陽西沉之後, 您可以往東南方觀賞這顆白色的亮星從地平線上緩緩升起 木星衝是天文的術語, 意指木星與太陽在地球的兩側互相對看, 好像準備要發生衝突事件一樣, 這時木星離地球最近, 因此看起來最亮, 使用小望遠鏡觀察木星也是最大最清晰! 而且整夜都可見, 最適合觀察 冬季凜冽的寒風使人感受到嚴冬的冷酷, 待在溫暖的室內看電視似乎很舒服 但對初學認星的人來說, 冬天是最適合認星的時令了, 因為冬天的亮星數目是所有季節中最多的, 且夜晚較長, 可以認星的時間較久, 所有是最好認星的季節 想認識冬季星座, 可以走出戶外觀賞星空, 即使在燈火通明的都市, 也可以很容易找到好幾顆亮星, 木星是太陽系最大 39

40 它們分別是友愛雙子座的北河二與北河三 車手御夫座的五車二 氣勢沖天金牛座的畢宿五 護主小犬座的南河三 大犬座的天狼星與獵戶座的參宿七, 把這幾顆亮星用您心中想像的線連起來叫 冬季大橢圓, 再以大橢圓為基礎可以找到其它的冬季星座哦! 冬季最好辨認的星座為獵戶座, 獵戶座腰帶上三顆星排列整齊形成一直線是很好認的指標 腰帶左上方有一顆顏色明顯較紅的星叫參宿四, 它和天狼星及參宿四大致形成了一個等邊三角形, 這就是著名的冬季大三角! 冬季星空還有很多美麗的星座與星雲星團等著您來觀賞, 如金牛背上的昴宿星團 獵人佩帶的寶劍 - 獵戶座大星雲等 熱鬧的冬季星空保證讓大家目不暇給 流連星空而忘返 想知道更多有關冬季星座的故事嗎? 有興趣的民眾, 不妨撥空來天文館參加淺顯易懂的認星活動哦! 2015 之天狗傳說 月食的產生是月球繞地球運轉的過程中, 當地球在月球和太陽中間, 日月地三者連起來接近一條直線, 此時地球的影子遮住月球, 就會形成月食, 月偏食是部分月球進入地球的影 子中, 而月全食是整個月球被地球的影子遮住了 2014 年 10 月 8 日可見的月全食天象, 假如錯過的話, 沒關係,2015 年還有機會可以看到, 請不要錯過了哦!4 月 4 日晚上 8 點左右, 找個沒有山或高樓大廈擋住的地方就可以欣賞 這次月全食只維持 4 分 43 秒, 較其他時間的月全食短, 是 21 世紀最短的月全食 想要深入了解日月食有哪些種類與形成的原因嗎? 想知道日月食引人入勝的地方在哪裡嗎? 您知道為何月全食發生時還是看得見月亮, 但月亮是呈現暗紅色的樣子嗎? 假日撥空來參加本活動吧! 天涼賞星趣, 有空出外體驗一下喔! 一月主題 : 紅眼木星與流星雨傳說 1 月 4 日及 1 月 08 日 ( 周日 ) 主講人 : 蔡崇生二月主題 : 冬季星空之星座傳說 2 月 1 日及 2 月 15 日 ( 周日 ) 主講人 : 張維元三月主題 :2015 之天狗傳說 3 月 1 日及 3 月 15 日 ( 周日 ) 主講人 : 林琦峰張維元 : 現任職於臺北市立天文科學教育館 2015 年 4 月 4 日月全食的模擬場景 之天狗傳說 40 天文館期刊第六十六期

41 在新的一年開始, 星姊姊說故事 有了不一樣的風貌喔! 我們將星座故事做了一些分類與調整, 包括星座的冒險故事 愛的故事 節令故事, 以及太陽系的故事, 和搭配特展的有趣故事, 歡迎小朋友持續與我們一起同樂! 今年第一季的 星姊姊說故事 活動, 包括三個黃道十三宮的星座故事 : 冒險故事 - 摩羯座 寶瓶座與愛的故事 - 雙魚座, 另外還規劃了節令故事 : 冬天的星座 - 獵戶座 春天的星座 - 烏鴉座, 以及太陽系 : 太陽的故事, 相信會更有趣! 文 / 孫桂琴 驚險又充滿愛的有趣變身派對在這一場變身派對中, 包含了兩個相關的星座故事 - 冒險的摩羯座故事與愛的雙魚座故事, 其中更因為可怕泰風怪獸的出現, 讓這兩個故事, 變得驚險 刺激, 又有趣 話說, 在古希臘 羅馬的神話故事中, 居住在奧林帕斯山神殿的眾神們, 常常舉辦著各種有趣又盛大的宴會, 這就是發生在其中一場盛會中的有趣事蹟 在一個風和日麗的日子, 天界的眾神們選在美麗的尼羅河畔舉辦有趣熱鬧的盛宴 長相奇特, 卻能演奏美妙樂曲的牧神潘恩, 是盛會中不可或缺的要角, 祂受邀前來演奏優美樂曲, 讓宴會添歡樂的氣氛 牧神潘恩是天使漢密斯的兒子, 長相相當怪異, 頭上長著山羊的耳朵和犄角, 全身長毛, 下半身卻是羊身, 令人難以恭維 眾神的盛會中, 當然少不了代表美與愛的愛神 - 維納斯與丘比特母子 維納斯的美貌是盛會中的目光焦點 ; 至於丘比特, 則頑皮地用祂的愛神之箭, 在宴會中, 選擇捉弄的對象 眾神的宴會向來不歡迎可怕的怪獸族, 當多頭百眼獸 - 泰風得知這場宴會後, 積壓已久的怨恨一發不可收拾 正當眾神們陶醉於潘恩美妙的笛聲, 享用著甜美的食物, 紛紛隨著音樂起舞之際, 泰風夾著深深的憤怒, 一步一步地朝宴會逼近 泰風的的出現, 讓眾神們全亂了分寸, 相繼化身成各種動物, 逃之夭夭 此時, 正賣力演奏樂曲的潘恩, 一時反應不過來, 等到泰風逼近了, 這才慌亂地往河中, 想要變身為魚逃脫 不過, 慌張中的潘恩, 卻只有將下半身化身為魚, 上半身仍是山羊, 成了山羊頭魚尾巴的可笑模樣, 讓眾神們看了紛紛大笑了起來 天神宙斯覺得這模樣太有趣了, 就將潘恩這次的變身升上空, 成了如今的 摩羯座 愛神維納斯為了怕與丘比特在逃亡中走散, 將兩人變身為兩條魚, 且扯下身上一片衣服做為絲帶繫住丘比特的腳, 另一端則綁在自己的身上, 變成兩條繫在一起的魚, 就這樣順利地從怪物手中逃脫 宙斯為了紀念這事, 也讓這樣相繫成兩條魚的姿勢升上了天, 成了現在的雙魚座 可憐的獵戶座與說謊的烏鴉座獵戶座是海神波賽頓的兒子 - 奧利恩, 祂與同樣擁有精湛狩獵能力的月亮女神 - 阿緹米絲相戀了 但阿緹米絲是一個必須終生獨身的女神, 這讓月亮女神的兄長太陽神 - 阿波羅相當擔心 奧利恩是海神波賽頓的兒子, 具有在海上行走的能力 有一天, 奧利恩正在海上自由行走時, 阿波羅向阿緹米絲說 : 妹妹, 妳向來以神準的射箭能力自豪, 若是妳能射到遠方海邊的小光點, 我就真的佩服妳了! 向來自傲的阿緹米絲沒多想就提起了箭, 朝遠方的小光點射了過去, 只見那個小光點中箭倒下海去 當她來到小光點處, 才發現射中的是自己心愛的奧利恩 悲憤不已的阿緹米絲, 請求宙斯的恩賜, 將奧利恩 41

42 升上了天, 成為獵戶座 遠古的烏鴉與現在又黑 聲音又難聽的烏鴉不同, 擁有一身金色羽毛 聲音悅耳優美 太陽神阿波羅有隻寵物烏鴉, 在祂每天忙著照耀大地之時, 為了想時時掌握人間戀人 - 洛妮絲公主的一舉一動, 派出烏鴉, 要牠每天回報戀人的訊息 烏鴉剛開始每天都往返天界與人間, 確實通報關於公主的一切 但是, 牠漸漸覺得不耐煩了 於是牠向阿波羅謊稱 : 公主與別的男人交往了 阿波羅立刻去找公主, 發現公主與一個男人一起, 一怒之下射死了公主 當阿波羅發現與公主在一起的是國王時, 一切已經枉然 於是, 他將說謊的烏鴉貶下人間, 將牠的羽毛變黑, 聲音變得異常難聽, 再也無法說話, 成了現在烏鴉的模樣 雀屏中選的美男子 - 寶瓶座奧林帕斯神殿常常舉辦著宴會, 負責斟酒給眾神喝的角色相當重要 這個工作原先是由青春女神赫貝所擔任, 但是赫貝即將要結婚了, 不能繼續擔任斟酒的工作 宙斯遍尋不著適當的人選, 於是決定親自到人間尋找 終於, 祂相中了特洛伊王國的王子 - 加尼米德 加尼米德長相俊俏, 相當符合斟酒師應有的氣質 於是, 宙斯化身老鷹, 一把將加尼米德帶回了神殿 美少年加尼米德被封為神殿的侍酒官, 眾神們也都相當滿意這個繼任人選 但崇尚自由的他, 儘管身處聖潔美妙的神殿之中, 卻鎮日鬱鬱寡歡 經過宙斯的安撫, 並賜予加尼米德青春永駐的神力, 讓他漸漸適應了神界的生活, 成為神界中不可或缺的一員 宙斯特別將加尼米德提壺斟酒的英姿留在閃耀的群星中, 成為寶瓶座 其中, 水瓶中的水則代表著眾神智慧的泉源 太陽系 : 太陽的故事 關於太陽, 在東方有后羿射日的故事 天帝與羲和生下了十個兒子, 這十個兒子每天輪流工作 天亮, 玉雞啼叫時, 其中一位太陽兄弟就穿越天空, 從東海到最西邊的崑崙山巡遶一圈 有一天, 他們想著從來沒有一起工作過, 就不管母親的千般叮嚀, 決定同時出現在天空中 這樣的叛逆舉動, 卻換來了一場浩劫 正當十顆太陽同時出現在天上時, 人間成了可怕的煉獄, 樹木 動物 人們紛紛被高溫熱死 燒死 所有的河川乾涸, 大地裂開了, 原來關在地底下的六大怪獸也趁機出來危害人間 人們紛紛祈求上天的幫忙, 天帝知道自己的寶貝兒子闖下大禍, 派了神射手后羿下凡解決問題 不料, 后羿在人們的鼓舞下, 忘了天帝的囑咐 : 千萬不能傷害祂寶貝兒子們, 只要好好的警告牠們就好 接連將一顆顆太陽射了下來, 在人們的阻止下, 才留下了一顆太陽在天上 於是后羿被貶到人間, 卻也備受人們的推崇, 被尊為大英雄 一月活動主題 : 1 月 10 日 ( 周六 )... 星座的冒險故事 - 摩羯座 1 月 24 日 ( 周六 )... 冬天的星座 - 獵戶座二月活動主題 : 2 月 14 日 ( 周六 )... 星座的冒險故事 - 寶瓶座 2 月 28 日 ( 周六 )... 太陽系 : 太陽的故事三月活動主題 : 3 月 14 日 ( 周六 )... 星座愛的故事 - 雙魚座 3 月 28 日 ( 周六 )... 春天的星座 - 烏鴉座 孫桂琴 : 臺北市立天文科學教育館 星姊姊說故事 志工 42 天文館期刊第六十六期

43 立體劇場 文 / 陳揚新 離開地球, 穿越太陽系, 首次以立體的方式觀察其他的行星 臺北市立天文科學教育館立體劇場從 103 年 10 月 10 日起上映新片 宇宙之旅, 以前所未有的身歷其境方式, 邀請大家來一趟立體宇宙旅行 隨著發現號太空梭的任務升空進入太空, 由哈柏太空望遠鏡和卡西尼號, 在大家的眼前展現極為壯麗的影像, 帶領觀眾來一趟全新而 深入的宇宙之旅 我們知道宇宙是多麼浩瀚無垠, 領人難以理解 本片帶領大家從地球出發, 走到時間與空間的終極邊緣 經由哈柏太空望遠鏡和卡西尼號帶給我們的影像, 讓我們感受這個宇宙的寬廣 美麗與深邃 在這一趟宇宙之旅中, 觀眾將隨著影片 本片從發現號太空梭最後一次任務的升空開始, 飛離地面, 到達哈柏望遠鏡的位置, 看見下方的地球, 接著朝向月球之外前進 當我們離開太陽系, 也就開始回溯過去的時間與空間, 我們所看到這些影像, 其實就是讓我們回顧過往, 看到的天體越遠, 時光就倒流到越久以前, 發現美洲新大陸 羅馬帝國時代 人類的出現 恐龍時期 地球生命的誕生, 最後我們遠達所知宇宙的最深處, 遠比地球誕生還早許多 過去你可能看過許多介紹宇宙的天文影片, 但是你絕對沒看過這樣立體的 宇宙之旅 陳揚新 : 現任職於臺北市立天文科學教育館宇宙之旅上映期間 年 10 月 10 日至 104 年 10 月 9 日 43

44 當季星空 Observation Guide 趙瑞青 施炫呈 WINTER 十一月星座圖 十二月星座圖 入冬後, 璀璨的星空又佈滿夜空, 本次冬 季星空要談論的主題, 和以往介紹的古天文有 稍許的不同, 在談論了這麼多和中國古代有關 的古天文星官後, 這次想跟大家聊聊關於國外 的古天文, 一個不太明亮顯眼, 但大家卻都認 得的星座 -- 巨蟹座 在中國古天文中, 巨蟹座是 一個與報稅有關的古星官, 在第 55 期 臺北星 空 中有詳細的介紹, 而在外國的天文發展史 中, 他又有著怎樣的一段故事呢? 跟著我們一 起走進巨蟹座的故事! 行星 水星 可見時間 11 月初 : 日出後可見於東偏南方低空 12 月底 ~1 月下旬 : 日落時可見於西南方低空 金星日落時可見於西偏南方低空 火星 20 時前可見於西南方天空 木星下半夜可見於偏南方天空 土星 104 年 1 月 : 清晨時可見於東南方天空 詳細的行星動態如下介紹 行星動態 水星 : 在室女座, 經天秤座 天蝎座 蛇夫座 人馬座 摩羯座到寶瓶座 順行,11 月 1 日西大距 12 月 8 日外合 104 年 1 月 15 日東大距 1 月 22 日留, 之後逆行,1 月 30 日內合 11 月初, 清晨 5 時 ~6 時升起, 日出時可見於東偏南方 15 以下天空至近地平, 視亮度由 -0.6 等變亮至 -1.1 等, 視直徑由 6.9 漸減至 月第 2 週離太陽近不可見, 第 3 週之後於日落時, 可見於西南西方地平 ~15 低空, 於黃昏 18 時 ~19 時西沉, 至 104 年 1 月下旬日沒時高度減至近地平, 月底不可見 視亮度由 -1.1 等變暗至 4.7 等, 視直徑由 4.7 漸變大至 10.2 金星 : 由天秤座, 經天蝎座 蛇夫座 人馬座 摩羯座到寶瓶座 順行 日落時可見於西偏南方 20 以下低空, 東升時間在黃昏 17.5 時延至 19 時 視亮度 -4.0~-3.9 等, 視直徑從 9.7 逐漸變大到 11.0 火星 : 由人馬座, 經摩羯座到寶瓶座 順行 日落時可見於西南方 40 漸減至 35 天空, 西沉時間由子夜 21 時逐漸提前至 20 時 視亮度從 0.9 等變暗至 1.2 等, 視直徑從 5.6 漸減至 4.4 木星 : 在獅子座 順行,12 月 9 日留, 之後逆行 東升時間從子夜 23 時提前到 19 時,11 月初, 日出時可見於東南方 75 ~80 天空, 到 11 月底漸移至西南方 70 天空, 至 104 年 1 月高度漸減為 30 天空 視亮度從 -2.1 等變亮到 -2.6 等, 視直徑由 36.4 變大到 天文館期刊第六十六期

45 冬季 Observation Guide 當季星空 一月星座圖 二月星座圖 土星 : 在天秤座 順行,11 月 18 日合 11 月上旬日落時可見於西偏南方近地平,11 月中離太陽近不可見, 第 4 周後日出時在東偏南方 10 以下低空, 逐漸升至南方 45 天空 東升時間從清晨 6 時逐漸提前至子夜 2 時 視亮度約 0.5 等 ~0.6 等, 視直徑約 15.3 ~ 月 31 日為 103 年內土星環最大傾斜角, 約 天王星 : 在雙魚座 逆行,12 月 22 日留, 之後順行 日落時出現在東方並逐漸轉移至南方, 高度從 15 逐日增高至 70 天空, 西沉時間從凌晨 3 時逐漸提前至 22 時 視亮度約 5.7 等 ~5.9 等 ; 視直徑由 3.7 漸減至 3.4 海王星 : 在寶瓶座 逆行,11 月 16 日留, 之後順行 日落時出現於東南方 40 ~50 天空, 並逐漸移至西南方 40 ~20 天空 西沉時間由子夜 24 時逐漸提前至 19.5 時 視亮度約 7.9 等 ~8.0 等 ; 視直徑約 2.3 ~ 2.2 特殊天象 行星 月球土星合月 :12 月 20 日土星於 12 月 20 日 04 時 36 分合月, 清晨時可見 土星在月球南 1.54 處 流星雨雙子座流星雨極大 :12 月 14 日 雙子座流星群是年度顯著的大流星群之一, 活躍日期在 12 月 7 日至 12 月 17 日之間, 極大期預測在 12 月 14 日 20 時前後, 當天為農曆二十三, 上半夜不受月光影響, 觀測條件較佳, 平均 ZHR 預測約 120 象限儀座流星雨極大 :104 年 1 月 4 日發生日期在 12 月 28 日至 104 年 1 月 12 日之間, 極大期預測在 1 月 4 日, 當天為農曆十四, 月相為滿月, 觀測條件不佳, 平均 ZHR 預測約

46 當季星空 Observation Guide WINTER 冬季星空 如果請問大家巨蟹座的模樣是什麼, 很多人的答案應該會是一隻大螃蟹, 而現今許多的天文軟體, 如很棒的免費星圖軟體 stellarium, 以及專業的天文軟體 uniview, 在星圖上所呈現的圖繪, 也同樣是隻大螃蟹的形像 但在歐洲的一些博物館中, 像是世界上唯一以地球儀為主要收藏品的博物館 -- 奧地利維也納的 地球儀博物館 (Globe Museum) 中, 館內不僅收藏眾多來自世界各地的地球儀, 同時也收藏了許多早期的星象儀, 以及太陽系儀 行星儀 地球運行儀 和月球運行儀 等天球運行模擬儀器 而在其中許多的星象儀, 尤其是在羅馬帝國年代 ( 公元前 27 年到 1453 年 ) 的古遺物中, 在巨蟹座的位置上, 呈現的卻是一隻大龍蝦的圖樣, 卻非螃蟹 到底這之間的差別為何, 為什麼巨蟹座會有兩種圖樣? 來龍蝦, 可是它的五對步足中, 有一對步足演化成螯, 在 1700 年前, 人們將它歸類於蟹類, 用當時蟹的拉丁文 cancer 來表示, 不是用現代英文 Crab 表示 直到 1706 年科學家才發現, 原來這巨型沼蝦的螯, 是由步足演化而來, 從生物胚胎學角度來說與螃蟹的螯是不同的 再則現在巨型沼蝦長度可高達 200 公分長, 可想 2000 年前這種生物, 體型可能長達數十公尺, 這對古代人類來說可是具有嚴重威脅性 在欽定四庫全書 子部 譜錄類 淵鑑類涵第四百四十四卷, 裡面有一段關於古代蝦描述 : 在古代書籍爾雅注曰 大蝦出海中長二十三丈, 約相當於現代 50 公尺長 這要從生物命名說起, 螃蟹的特徵為何? 二螯八足 可說是螃蟹最大的特徵, 這也是大家對螃蟹印象最深的地方, 具有一對螯足以及四對步足 那麼龍蝦的特徵為何? 龍蝦頭部前端有兩條粗長且帶著棘刺的大觸鬚, 胸部則有五對步足 由此可以發現螃蟹與龍蝦之間, 最大的差異在於 腳 的數目 而現在出現了一隻外觀長得像龍蝦的生物, 但是它卻非十支腳, 而是八隻腳, 且有一對螯, 那麼應該稱呼它為 蟹 還是 蝦 呢? 相信大部分的人會選擇稱呼它是 蟹, 真的有這樣生物存在嗎? 世上真的就有一種巨型沼蝦, 外觀看起 在生物學上是否有將 巨蝦 命名為 巨蟹 的例子呢? 在 1705 年前, 由於生物的分類多以生物外觀特徵為分類依據, 而且沒有統一標準, 導致蝦與蟹無論在生物分類學上的分屬上, 還是在分種上, 呈現很混亂的狀態, 現今有些 蝦類 被歸類於 蟹類 用 cancer 表示, 有些 蟹類 又被歸類於 蝦類, 像巨大羅氏沼蝦 (Macrobrachium rosenbergii) 就是一個典型例子, 在 1959 年前, 它被歸屬於蟹類, 一直被認為是 巨大螃蟹, 直到 1959 年, 才被改歸屬 蝦類 所以早期歐洲在巨蟹座上的圖形, 其實就是巨大沼蝦, 但當時仍以為此生物為蟹, 因此將此星座命名為巨蟹座 Cancer 演變至今巨蟹座現今的圖繪成為了真正的 cancer-- 一隻大螃蟹 但若說到 cancer 這個字, 大家第一個聯想到的, 應該不會是巨蟹座, 而是癌症 但大家所不知的是, 癌症 這個字的英文, 就是源自於巨蟹座 而這一 天文館期刊第六十六期

47 冬季 Observation Guide 當季星空 切就要從 1660 年開始說 起 1660 年英國科學 家羅伯特 虎克 (Robert Hooke), 也就是大家 M44 顯微鏡下的癌細胞 所熟知提出虎克定律的科學家, 他根據英國皇家學會的資料, 設計了一臺複雜的複合顯微鏡, 在顯微鏡右側有一個帶油燈的支架, 用來照明顯微鏡下的標本, 使標本能得到較充足的光源 但對於許多的生物組織, 因其組織太厚, 導致光線無法參透, 而無法看清細胞組織細微的構造的問題, 在那個燒油燈的時代, 想要獲得更亮的光源是不可能的, 那麼另一個有機會改善的方法, 便是獲得更薄的組織, 而這樣的技術, 一直到了 1900 年才被發明 在 1900 年的歐洲初期, 那是一個傳染病極為盛行的年代, 很多人死於細菌及病毒感染 在歐洲奧匈帝國維也納大學的一位醫生, 他改良了 組織石蠟包埋法 與 組織切片機, 它不僅可以將組織切為很薄片 (0.02 到 0.06 公分 ), 而且不會破, 不僅可以清楚觀察正常細胞組織的形態結構, 同時, 這也是現代觀察及判斷細胞組織的形態變化的主要方法, 因此這臺 組織切片機 當時被奧匈帝國列為國家的重要軍事機密 其實說白了, 也就是類似現在彷間火鍋店中, 用來將牛肉豬肉切很薄的那臺機器 此外, 這位醫生在醫學上不僅有許多的貢獻, 例如將人體的組織歸納為四大類, 分別是 上皮組織 結締組織 肌肉組織 及 神經組織 他同時也是一位天文愛好者, 在他的辦公室中備有一臺天文望遠鏡, 在白天繁忙的醫療研究病因工作告一段落後, 已夜深人靜, 伴隨著的是滿天星斗, 而夜觀天像成為他工作之於的最大娛樂 在一次機緣下, 他觀察人體全身組織, 卻發現一個突突的肉團, 但在顯微鏡的觀察下, 卻不像前面四大類組織, 看上去反倒像是天上巨蟹座中 M44 鬼宿星團的樣子, 由於在當時並不清楚這是什麼東西, 因 此他將這樣的組織, 用巨蟹座 Cancer 來命名, 而後來的學者發現, 其實這團組織就是現今為大家所熟知的癌細胞 在維也納 聯邦病理與解剖博物館(Pathologisch- anatomisches Bundesmuseum, Federal Pathologic-Anatomical Museum 的一間辦公室裡, 除了展列著病理解剖的人體 器官 骨骼標本, 以及各式疾病的蠟像標本外, 一臺對著窗外的望遠鏡似乎陳訴著這段當年的星空逸事 趙瑞青 : 任職於臺北市立天文科學教育館施炫呈 : 臺北市立天文科學教育館志工 47

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50 宇宙天體攝影天體映像 Image 編譯 : 楊曄群 彩虹極光 源自於太陽拋出的高能粒子 ( 也稱為太陽極光風 ), 在接近地球時撞擊了上層大氣中的 原子或離子而產生這般燦爛的天象 極光的顏色則是 由於大氣中的原子吸收撞擊能量後再以發光的方式釋放 出這些能量, 因原子的不同產生了綠色或藍色各種不同 的顏色的極光 大氣主要由氮 (78%) 與氧 (22%) 所 組成, 綠色光是來自氧原子被外來電子撞擊後, 本身電 子被激發至高能階激態, 再放出光子躍遷至低能階 當 原子離開激態所放出的光子為單一頻率的綠光, 我們 就看到了綠色的極光 極光大約在 400~1000 公里的高 空即已發生, 但是在 100 公里以下時, 由於大氣太過濃 Alexander Gerst 原是地球物理及火山的專家, 於 2009 年成為 ESA (Euro Space Agent) 的太空人, 在藍點任務 (Blue Dot mission) 中主持物理 生物 人類生理學 輻射研究及示範技術的延伸研究計劃 所有在這個世外實驗室執行的研究計劃, 其結果將運用於未來探側太陽系及改善人類生活等目的 參考資料歐洲太空總署 ESA 美國太空總署 NASA 臺北市立天文科學教育館 TAM 密, 粒子很快就耗盡能量, 而不再能激發極光 在低高度處, 氮則會放出紫色 藍色與紅色的光, 由於氮原子放出光子較快, 所以極光較低的部分看起來比高處移動要快 較慢的部分主要是由氧原子放出的光 通常極光會同時發生於地球的南北極, 除此之外太陽系的其他行星也有極光的現像, 如圖中是以 1998 年哈柏太空望遠鏡以紫外光拍攝的木星的極光, 另外一張是 2004 年 1 月哈柏太空望遠鏡以紫外光拍攝的土星極光 歐洲太空總署的太空人 Alexander Gerst 從國際太空站 400 公里高的軌道上拍下了這張全球最佳角度的極光照片 位於影像左側亮藍色的連續區域是太陽的餘暉, 其上的黃色線條是受到地球大氣反射的陽光, 這條帶狀的薄層正是保護地球免於受到太陽強烈輻射傷害的重要區域 影像前方是收縮起來的太空站機械手臂, 正在等待下一次運補作業將送進來這個低重力實驗室的補給及設備 50 天文館期刊第六十六期

51 1998 年哈柏太空望遠鏡以紫外光拍攝的木星的極光 2004 年 1 月哈柏太空望遠鏡以紫外光拍攝的土星極光 參考資料 : 歐洲太空總署 臺北市立天文科學教育館 51

52 觀星 地圖來源 : Google 地圖 導遊美堤河濱公園 文 / 陳昭安 觀星導遊 臺北市區觀星熱點 大家或許認為觀星一定要在黑黑暗暗的地方, 但事實上在都市觀星也有另外一種樂趣 在臺北或新北市的河濱公園, 由於光害相對較少, 有時候也常會有令人驚艷的表現 52 這一期要介紹的是位在內湖的 美堤河濱公園, 雖然光害無法避免, 但距離都算遙遠, 也正巧讓這邊可以成為臺北市區內少數可以舒適觀星的地方 以方位來說, 天頂最好, 東方與西方次之, 南方因為有信義區光害, 所以較差, 北邊因為有民居路燈較多, 然北斗七星依然可見, 甚至可找到北極星提供天文設備校正 以季節來說, 冬季星空亮星很多, 冬季六邊形 獵戶七星 大犬頭, 整體可見最為適合, 夏季可以完整看見大三角, 天鵝翅膀, 河鼓三星次之, 春季及秋季因為星點晦暗, 可能要花點眼力尋找 趁著晴朗夜晚可以踩著腳踏車或開車到河濱公園走走, 無須翻山越嶺 等到假日或排假 原本惱人的光害, 在清除掉其他星點後, 星座的形象更為清楚, 親子共同認識星座, 徐徐涼風伴著蟲鳴, 享受臺北都會區的另一種寧靜 天文館期刊第六十六期 交通方便性 觀星精彩度 環境便利性

53 Astronomical photo gallery 美星映象館 彙整 / 李合峰 C2013 V5 (Oukaimeden) 彗星鍾宗仁地點 : 合歡山昆陽停車場日期 : 2014/08/24 03:45-04:25 儀器 :Canon 550D Baader BCF Filte, ISO1600, 5min x 8 frames all 40min+Dark Vixen ED103S+ Vixen SXP + Advance unit 導星, DeepSkyStacker, Photoshop CS5, Adobe Photoshop Lightroom 5 後製環境溫度 : 8 度說明 : 天亮前, 把握天文曙光前最後時間, 尋找剛剛飛越玫瑰星雲的 V5 彗星, 捕捉它奔向黎明身影 C/2013 V5 (Oukaimeden) 彗星與薔薇星雲吳炳連日期 :2014/08/26 03:50 地點 : 南投縣合歡山昆陽停車場儀器 :canon 60d( 改機 )ISO1600, Exp:1min x 23frames, canon EF mm F2.8L II IS USM 光圈開放, Sky-Watcher EQ3 自由追蹤說明 : 薔薇星雲 (Rosette Nebula, 又稱玫瑰星雲 ) 位於麒麟座, 外觀像朵盛開的薔薇, 是一個結構非常複雜的大星雲 53

54 C/2014 E2 (Jacques) 彗星蔡逸龍日期 : 2014/8/23 00:01 地點 : 合歡山昆陽停車場儀器 : Canon NFD 400mm F2.8, Canon 5D2( 改 IR/UV) 單張曝光 3min, 彗星單幅曝光 3min, 背景共曝光約 360min, 高橋 EM11 自動追蹤, DSS 疊合,Registar mosaic x2, Photoshop 影像處理 C/2014 E2(Jacques) 彗星與仙后座 (Cassiopeia)ε 星甘彗君 日期 :2014/08/23 00:05 地點 : 合歡山昆陽停車場設備 :Canon 6D 改 IR/UV cut, ISO 1600,300sec*7, 總曝光 :35min ; WO FLT-98,f:617mm,,AFR-IV Adjustable Flattener/0.8x Reducer,Vixen SXP 赤道儀,Skywatcher 導星,DSS 疊圖,Photoshop CS6 影像處理, 部分裁切 54 說明 :8/22~23 那晚,Jacques 彗星從仙后座的 ε 星旁經過, 雖然偶有高空雲層干擾, 仍然在昆陽夜空中記錄這天文館期刊第六十六期 美麗的一刻

55 C/2014 E2 ( Jacques ) 彗星王聲遠日期 :2014/8/24 00:36 地點 : 合歡山昆陽停車場儀器 : Canon 40D, ISO1600 曝光 :120sec 高橋 FC-76 折射鏡, 直焦 f:600mm 說明 : 這次上合歡山的目標之一, 星圖星等標示著 10 等, 吉田誠一的觀測亮度卻是 6 等左右, 實際卻可在 6X30 的尋星鏡內看到, 彗尾無法看到, 卻有著清楚棉絮狀彗核, 拍攝下來後發現噴發著細細的彗尾 C/2014 E2 (Jacques) 彗星鍾宗仁 日期 : 2013/08/24 02:16-03:28 地點 : 合歡山昆陽停車場儀器 :Canon 550D Baader BCF Filte,ISO1600,5min x 13 frames all 65min+Dark,Vixen ED103S+ Vixen SXP + Advance unit 導星,DeepSkyStacker,Photoshop CS5,Adobe Photoshop Lightroom 5 後製, 環境溫度 : 8 度說明 : 仙后下方的 C/2014 E2 彗星, 以極快的速度往前邁進, 繼續它尚未完成的旅程 55

56 C/2014 E2 (Jacques) 彗星與太空問號星雲吳炳連日期 :2014/08/25 23:14 地點 : 南投縣合歡山昆陽停車場儀器 :canon 60d( 改機 ) iso1600, 3min x 25frames 彗星 3min x 1frame,canon EF mm F2.8L II IS USM 光圈開放 Sky-Watcher EQ3 自由追蹤說明 : 上部是星雲 Cederblad 214, 它是一個更大的星雲結構 NGC 7822 的一部分 而問號下面的哪一個點則是星雲 Sharpless 170, 位於北天的仙王座 C/2014 E2(Jacques) 彗星與 IC1396 象鼻星雲甘彗君日期 :2014/08/31 02:10 地點 : 合歡山昆陽停車場儀器 :Canon 6D 改 IR/UV cut, ISO 1600,240sec 單幅, 總曝光 :4min, WO FLT-98,f:617mm AFR-IV Adjustable Flattener/0.8x Reducer, Vixen SXP 赤道儀, Skywatcher 導星, DSS 疊圖,Photoshop CS6 影像處理, 部分裁切! 說明 :8/30 那天傍晚其實中部下著大雷雨, 過了午夜之後昆陽才放晴而仍有高空雲, 能補捉到 Jacques 彗星從象鼻星雲而過, 其實是一種幸運! 56 天文館期刊第六十六期

57 C/2014 E2 (Jacques) 蔡松輝日期 :2014/8/31 14:01UT 地點 : MPC CODE: P25 金門金城國中天文臺儀器 : Alluna RC 0.41m, SBIG STL-11000m, Soft Bisque Paramount ME,MAXIM DL 5 Pro stack. Null: 60s x9frames,b: JB 60s x9 frames,v: JV 60s x8 frames,r: JR 30s x10 frames 說明 : 雅各彗星是 Cristovao Jacques 等人於 2014/3/13 以位在巴西 Oliveira 城附近的 45 公分 SONEAR 廣角反射式望遠鏡 (Southern Observatory for Near Earth Asteroids Research) 拍攝的 CCD 影像中發現的, 彗星觀測者們對這顆彗星的發現很興奮, 因為極少有彗星到 14~15 等這樣亮的程度還沒有被固定的巡天觀測自動望遠鏡或太空望遠鏡發現, 而是由業餘彗星觀測者拔得頭籌 雙星拱月 劉志安 日期 :2014/08/24 地點 : 臺中市大雪山 50K 停車場儀器 :Canon 1000D,ISO1600,Exp;4sec,Canon EFs f/5.6 開放說明 : 拍這張雙星拱月全然是個巧合, 在一整晚被夜間高空雲影響拍攝工作後, 已是很疲累, 收整裝備時發現東方的 57 木星 金星與眉月, 趕快就手邊的相機拍下

58 夏夜 鵝鑾鼻歐震日期 :2014/8/27 21:32 地點 : 鵝鑾鼻公園儀器 :Canon EOS 6D (IR 濾鏡改裝 ), ISO3200, f/4.5, Exp: 120sec,Canon EF 8-15mm f/4l@9mm, Vixen 星空雲臺自動追蹤說明 : 少有人會在晚上造訪鵝鑾鼻公園, 但燈塔與銀河星空的美麗組合, 的確很值得大家在夏夜親臨體驗 夏夜合歡歐震日期 :2014/6/20 22:08 地點 : 合歡山昆陽停車場 58 儀器 :Canon EOS 6D (IR 濾鏡改裝 ), ISO5000, f/2.8, Exp: 80sec 天文館期刊 Nikkor 14-24mm 第六十六期 f/2.8g ED 光圈開放,Vixen 星空雲臺自動追蹤 說明 : 合歡山的夏夜總是那麼迷人, 星空, 銀河與雲霧的組合變幻, 在不同的時候, 帶給人不同的驚豔

59 塔塔加日周運動周銀王時間 :2010/12/03 01:20 地點 : 玉山國家公園塔塔加停車場儀器 :Canon 400D iso800 sigma F4.5 1 分 X80 張總曝光 80 分鐘,startrails 疊圖 Photoshop cs3 處理說明 : 每回上塔塔加只要是晴夜, 都會拍固定攝影, 個人認為 " 固定攝影 " 才能表達個人風格... Supernova 2013bu in NGC7331 吳炳連 日期 :2013/06/08 03: /07/29 03:26 地點 : 彰化市 cuteip 天文臺儀器 :GSO RC10 吋 2000mm F8+STT8300 Paramount MX 3min*3 L 2min*3 V 59