日食與月食

月亮每個月都會走到太陽和地球中間一次,也會繞到地球背後一次。照這樣算,每個月都該有一次日食和一次月食,實際上一年只有幾次。差別在於月亮的軌道是斜的。

月亮的軌道是斜的,所以食才這麼少

月亮的軌道相對地球的軌道斜了五度多,所以多數朔望三者並沒有真的排成一直線。這一課從那個傾角講起,一路講到本影、半影、環食和紅月,最後是護眼。

多數的朔望什麼都不會發生

月亮每個月都會走到太陽和地球中間一次,也會繞到地球背後一次。如果三者每次都排成一直線,一年會有二十四次以上的日食和月食。實際上一年只有幾次。

原因是月亮的軌道相對黃道面斜了 5.16 度。多數月份月亮經過太陽附近時,是從太陽上方或下方幾度的地方過去,影子整個丟進太空,地球一點都沒被掃到。月亮的視直徑只有半度,五度是它自己的十倍寬,所以「差一點就對準」其實很難得。

交點決定這個月有沒有食

兩個平面相交會得到一條直線,月亮的軌道在這條線上穿過黃道面兩次,這兩個位置叫交點。只有月亮剛好走到交點附近,同時又剛好是朔或望,三者才排得夠直。

太陽每年會兩度經過交點連線,那兩段時間叫食季,每段大約三十四天。一個食季裝得下一次朔和一次望,所以日食和月食常常成對出現,中間隔兩個星期。交點自己還會慢慢往後退,十八年半退完一圈,所以食季每年往前挪十九天左右。

本影和半影

太陽是一個有大小的圓面,不是一個點。所以任何東西擋在它前面都會投出兩層影子:完全看不到太陽的那塊叫本影,只看得到一部分太陽的那圈叫半影。

站在月球的本影裡看到日全食,站在半影裡看到日偏食。本影在地面上掃出的帶子只有一兩百公里寬,半影卻蓋掉好幾千公里,所以同一次日食,看到全食的人永遠是少數。月食反過來,被投影的是月亮,投影的是地球;地球的本影在月球那個距離上還有月球半徑的兩倍半以上,月亮可以整顆沉進去待一個多小時。

月亮也可能只擦過地球的半影,那叫半影月食。它仍然被照亮,只是稍微暗一點,肉眼通常分不出來。行事曆上寫半影月食的那幾天,不必特地熬夜。

全食還是環食,看月亮那天離多遠

月亮的軌道是橢圓,最近三十五萬六千公里,最遠四十萬七千公里;地球繞太陽也是橢圓。兩件事加起來,月面和日面的視大小各自有一段範圍,而這兩段範圍剛好重疊。

月亮夠近時它看起來比太陽大,本影錐撐得到地面,就是日全食。月亮夠遠時它看起來比太陽小,本影錐在半路收成一個點,地面上的人看到的是一整圈太陽邊緣,這就是日環食。那一圈不是比較弱的太陽,是完整亮度的光球,所以環食全程都不能裸眼看。

紅月

月亮完全進入地球本影以後不會不見,而是變成暗紅色或銅色。地球擋住了直射的陽光,但大氣層像一圈透鏡,把掠過地球邊緣的光折進本影裡;藍光在大氣中被散射掉,剩下的紅光落在月面上。

那時候如果你站在月球上,會看到地球的輪廓被一整圈紅色的日出日落包住。顏色深淺每次不同,取決於當時地球大氣的狀況——大型火山爆發之後的月全食常常暗到接近看不見。

護眼,以及台灣下一次

太陽不會因為被遮掉九成就變安全。剩下那一成仍然足以在幾十秒內灼傷視網膜,而視網膜沒有痛覺,過程中不會痛,傷害要幾小時後才會以視野中央一塊模糊出現,可能不會復原。合格的只有通過 ISO 12312-2 的日食觀測鏡,以及裝在鏡頭或望遠鏡最前端的太陽濾膜。墨鏡、底片、燻黑玻璃、光碟片都不行。只有日全食的全食階段可以裸眼,而且要在陽光重新出現前戴回去。

月食則完全安全,肉眼、雙筒、相機都可以直接看。在台灣,下一次全程可見的月全食是 2028 年 12 月 31 日深夜,全食階段約 71 分鐘;下一次看得到的日食是 2030 年 6 月 1 日的日偏食,臺北最大食分約 0.36。本島要看到日全食得等到 2070 年 4 月 11 日,而且全食帶只擦過恆春以南。

天狗、羅睺與兩隻狼

中國把日食叫天狗食日,月食叫蟾蜍食月。朝廷遇到日食要「救日」,敲鼓、鳴金、放炮,把那個咬太陽的東西嚇走。《詩經·小雅·十月之交》寫「日有食之,亦孔之醜」——那時候日食是要記下來的凶兆。

印度的版本是羅睺。他偷喝不死甘露,被太陽和月亮告發,頭讓人砍了下來,但喝過甘露的頭沒死。他從此追著這對告密者跑,追上就一口吞下去;身體沒了,吞下去的東西很快又從斷頸掉出來。

北歐是兩隻狼。Sköll 追太陽,Hati 追月亮,追上咬一口,就是一次食。

三個故事在解釋同一件事:那東西為什麼被咬掉一塊,而且過一陣子又會好。下面的模型可以自己轉,答案藏在月亮軌道的傾角裡。

食季實驗室

兩根滑桿決定一切:交點連線離太陽多遠,月亮離地球多遠。先按任務按鈕跳到定位,再自己拉滑桿,看判定怎麼跟著變。

月食的時間是幾何算出來的,半個地球看到的都一樣。日食的全食/環食時間是最好的情況:食帶中心線、赤道、當地正午;其他地方影子掃得更快,時間更短。

這個模型只做幾何,沒有接任何星曆。它能回答「這種排列會發生什麼」,不能回答「哪一天會發生」,也算不出你所在地看得到多少。實際日期看天文行事曆。

動手做做看

交點連線和太陽差了六十幾度,月亮從太陽上方大約五度的地方過去,影子整個丟進太空。一年裡大多數的朔就是這樣。

交點對準太陽,月亮又剛好在近地點。月面比日面大,本影錐一路撐到地面,落在錐子裡的人看到日全食。

只動了距離這一根。月亮退到遠地點就變小了,本影錐在抵達地面之前先收成一個點,地面上的人站在錐尖後方,看到的是一圈沒被遮住的太陽。

月亮離交點十四度,影軸從地球旁邊擦過去。本影完全沒碰到地面,只有半影掃到,所以地球上任何人最多看到太陽缺一角。

換成望,月亮繞到地球背後,整顆沉進本影。它不會消失,而是變成暗紅——那是被地球大氣折進來的光。

月亮只擦過半影邊緣,亮度掉一點點,肉眼幾乎分不出來,要拍照比對才看得到。這種也算月食,但不值得為它熬夜。

為什麼上個月的滿月沒有變紅

一年有十二到十三次滿月,其中絕大多數什麼事都沒發生。如果月亮的軌道和地球的軌道躺在同一個平面上,情況會完全相反:每次朔都有日食,每次望都有月食,一年二十四次以上。

沒有發生,是因為月亮的軌道相對黃道面是斜的。多數月份月亮經過太陽附近時,是從太陽上方或下方幾度的位置過去,影子整個丟進太空,地球一點都沒被掃到。

這個傾角是 5.16 度。聽起來很小,但月亮的視直徑只有半度左右,五度是它自己的十倍寬——連「差一點就對準」都算難得。

交點與食季

兩個平面相交會得到一條直線,月亮的軌道在這條線上穿過黃道面兩次。這兩個交點是唯一有機會發生食的位置:月亮要剛好走到交點附近,同時又剛好是朔或望,三者才排得夠直。

把交點滑桿轉滿一圈,就是一個食年 346.62 天。一圈裡出現兩段可能發生食的區間,每段大約三十四天,那就是食季。一個食季至少放得下一次朔和一次望,所以日食和月食常常成對出現,中間隔兩個星期。

食年比回歸年短,因為交點自己會往後退,18.6 年退完一整圈。太陽不必走滿一年就追得上下一個交點,於是食季每年往前挪十九天左右。

想知道這個月有沒有食,只要問一件事:朔或望發生的時候,太陽離交點連線多遠。

本影與半影

太陽不是一個點,是一個有大小的圓面。所以任何東西擋在它前面,都會投出兩層影子:完全看不到太陽的那塊叫本影,只看得到一部分太陽的那圈叫半影。

站在月球的本影裡,太陽被整個蓋住,那是日全食;站在半影裡,太陽只缺一角,那是日偏食。同一次日食兩種人同時存在,差別只在站的位置。本影在地面上掃出的帶子通常只有一兩百公里寬,半影卻蓋掉好幾千公里。

換成月食,被投影的是月亮,投影的是地球。地球大得多,它的本影在月球那個距離上還有月球半徑的兩倍半以上,所以月亮可以整顆沉進去待一個多小時——這是只有幾分鐘的日全食做不到的。

月亮也可能只掃過地球的半影。那時它仍然被照亮,只是稍微暗一點,叫半影月食。肉眼通常分不出來,要前後拍照比對才看得出亮度差。行事曆上寫半影月食的那幾天,不必特地熬夜。

全食與環食,差在三十五萬到四十萬公里之間

月亮的軌道是橢圓,最近三十五萬六千公里,最遠四十萬七千公里。地球繞太陽也是橢圓,一月最近、七月最遠。兩件事加起來,月面和日面的視大小各自有一段變化範圍,而這兩段範圍是重疊的。

月亮夠近時它看起來比太陽大,本影錐撐得到地面,就是日全食。月亮夠遠時它看起來比太陽小,本影錐在半路收成一個點,地面上的人站在錐尖之後,看到的是一整圈太陽邊緣,這就是日環食。少數幾次恰好卡在中間,食帶中段是全食、兩端是環食,叫全環食。

環食剩下的那一圈不是「比較弱的太陽」。它是完整亮度的光球,只是面積變小。所以環食從頭到尾都不能裸眼看,濾鏡一秒都不能拿下來。

月食為什麼是紅的

月亮完全進入地球本影之後不會不見。它變成暗紅色或銅色,亮度掉到滿月的萬分之一上下,但還看得見。

光是繞過來的。地球擋住直射的陽光,但大氣層像一圈透鏡,把掠過地球邊緣的光折進本影裡。藍光在大氣中被散射掉,剩下的紅光走完全程落在月面上。反過來說:那時候如果你站在月球上,會看到地球的輪廓被一整圈紅色的日出日落包住。

顏色深淺每次不同,看當時地球大氣的狀況。大型火山爆發之後的月全食常常暗到接近看不見。天文學家用丹戎量表描述這件事,L0 是幾乎全黑,L4 是明亮的橙紅色。

眼睛安全:這一課唯一會弄瞎人的部分

偏食和環食的任何階段,太陽都會傷害視網膜,而視網膜沒有痛覺,等你發現已經來不及。要用通過 ISO 12312-2 的日食觀測鏡,或裝在鏡頭、望遠鏡最前端的太陽濾鏡。墨鏡、底片、燻黑玻璃、光碟片、X 光片都不行。月食則完全安全,肉眼、雙筒、相機都可以直接看。

太陽不會因為被遮掉九成就變安全。剩下那一成仍然足以在幾十秒內灼傷視網膜,而視網膜沒有痛覺神經,過程中不會痛,傷害要幾小時後才會以視野中央一塊模糊出現,而且可能不會復原。

合格的裝備只有兩種:通過 ISO 12312-2 的日食觀測鏡,以及專用的太陽濾膜。濾膜要裝在望遠鏡或鏡頭的最前端,不能放在目鏡後面——光線一旦被物鏡聚起來,任何擋在後面的濾片都會被燒穿。太陽眼鏡、疊好幾層的底片、燻黑的玻璃、光碟片、X 光片全部不合格。

只有日全食的全食階段可以裸眼看,而且必須在陽光重新出現之前戴回護目鏡。全食開始和結束的瞬間會出現貝里珠和鑽石環,那是陽光正從月球邊緣的山谷之間漏出來——看到鑽石環就該把眼睛移開。環食沒有這個階段,全程都要護眼。

用相機或手機拍也一樣,沒有前置濾鏡,感光元件會被燒出永久的亮點。月食不需要任何防護,肉眼、雙筒、相機都可以直接對著看。

在台灣,下一次是什麼時候

日食和月食發生的次數其實差不多,差別在看得到的人有多少。月食只要月亮在地平線以上,半個地球都看得到;日食的本影帶只有一兩百公里寬,同一個地點平均要等三百多年才輪得到一次。

所以在台灣最容易遇到的是月食和日偏食。下面的日期整理自官方預報,出發前再核對一次天文行事曆。

想知道哪一天有食?

這一課只負責讓你看懂機制。實際的日期、類型與可見範圍都在天文行事曆和日月食頁面上。

全食與環食,差在三十五萬到四十萬公里之間

天體距離視半徑
月球(近地點)356,500 km0.279°
月球(遠地點)406,700 km0.245°
太陽(近日點)147,098,000 km0.271°
太陽(遠日點)152,098,000 km0.262°
常見問題

為什麼不是每個月都有日食和月食?

沒有發生,是因為月亮的軌道相對黃道面是斜的。多數月份月亮經過太陽附近時,是從太陽上方或下方幾度的位置過去,影子整個丟進太空,地球一點都沒被掃到。 兩個平面相交會得到一條直線,月亮的軌道在這條線上穿過黃道面兩次。這兩個交點是唯一有機會發生食的位置:月亮要剛好走到交點附近,同時又剛好是朔或望,三者才排得夠直。

日全食和日環食差在哪裡?

月亮夠近時它看起來比太陽大,本影錐撐得到地面,就是日全食。月亮夠遠時它看起來比太陽小,本影錐在半路收成一個點,地面上的人站在錐尖之後,看到的是一整圈太陽邊緣,這就是日環食。少數幾次恰好卡在中間,食帶中段是全食、兩端是環食,叫全環食。 環食剩下的那一圈不是「比較弱的太陽」。它是完整亮度的光球,只是面積變小。所以環食從頭到尾都不能裸眼看,濾鏡一秒都不能拿下來。

月全食的時候月亮為什麼是紅的?

月亮完全進入地球本影之後不會不見。它變成暗紅色或銅色,亮度掉到滿月的萬分之一上下,但還看得見。 光是繞過來的。地球擋住直射的陽光,但大氣層像一圈透鏡,把掠過地球邊緣的光折進本影裡。藍光在大氣中被散射掉,剩下的紅光走完全程落在月面上。反過來說:那時候如果你站在月球上,會看到地球的輪廓被一整圈紅色的日出日落包住。

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資料來源與模型範圍

頁面上的模型只算幾何:視大小、影錐半徑與判定結果。它沒有星曆,不預測任何一次食的日期或時刻,也不計算單一地點的初虧、食甚與食分。表格中的日期整理自上列官方預報。