而我不知「星軌」是甚麼

數碼相機的發展，顛覆了攝影的傳統。影相不再是一個像二十年前般奢侈的興趣。而且能即時看到成品，學習的難度和成本也下降了不少。於是相機不再只是攝影師的“搵食工具”，很多人即使不是專業攝影師，都擁有一部，甚至多部相機。

做完龍友影“o靚模”、影風景、影候鳥之後，相機還有沒有其他用處呢？夜攝如何呢？

影夜景逐漸成為各攝影發燒友開始會涉獵的範圍。而夜景除了拍街燈之外，星空就是另一個熱門的題材。

事實上，業餘天文學家很多時候都會參與天文攝影。因為作為觀測記錄的工具，用手畫是無論如何也比不上把天體拍攝下來的。

就在各大相機公司開始投入精力去生產天文攝影的相機後，開始有較多的人去參與星空拍攝。

不過，近差不多十年來出現了一個新名詞—星軌。

當我第一次聽的時候，是有人問我「點樣影星軌？」。我想了幾秒鐘，這名詞我聽都未聽過⋯我以為他是指日行跡（Analemma）。

我記得我說出了一句嚇壞他的說話：影日行跡，你要把相機放在一個地方，一年不動，所有相機設定也不動，每天或隔一段日子，同一個時間你拍攝那個天區的太陽，多重曝光後就是了。

他眼睛瞪得大大的，下巴差不多到地板，說「星軌喎？」

我想了一想，也對哦，Analemma主要針對太陽，是指因太陽在天球的軌道每年不同的日子都在不停改變（可參考天文誌中關於春分的文章），於是當用一年時間，每天同一時間記錄太陽的位置，就會出現一個類似8字的軌跡。

他說星軌，難道是行星的逆行運動（Retrograde motion）？
本來所有的天體在天球上都是東昇西落的，所以在天球向東運行一般叫作順行（Prograde）。
逆行運動是指與地球相鄰的行星在距離地球很接近時，因地球的公轉速度較快的原因，而引致該行星看起來像是在天球中向西移動的現象。

假設你身在藍色的星球上，看紅色星球的運動。你看到的天球就正如深藍色的平面。紅色的星球就會出現在天球停一停頓，甚至反向行走的現象。

From Wikipedia

「如果係影行星逆行，都係差唔多啦，只不過要查吓邊段日子會逆行，又係每晚同一個時間拍一張，疊起嚟就係啦！」

他看起來不太滿意答案，拿出一本雜誌的相片，說「咁影完疊完就會變成咁？」

From Nikon Website

哦～原來他是說星流跡（Star Trail）呀⋯

星流跡其實是地球自轉的結果。地球自轉，於是恆星看起來在天球上東昇西落。如果把恆星的行走軌跡都記錄在底片上，就形成一幅星流跡了。

所以，拍攝星流跡是比較簡單的，只要把相機固定向著天球的其中一個範圍，再長時間曝光，譬如以前用菲林相機，開著B快門，開著幾十分鐘甚至一、兩個小時就可以得到一張星流跡了。

如果想成品好像上圖般一個個同心圓的效果的話，就要將北極星放入視場之中。

如果視場之中沒有北極星的話，就會拍出另一種的星流跡。

From Wikipedia

這是一種叫做固定攝影的天文攝影方法。算是天文攝影中最簡單，需要器材最少的一種。只要你有一部相機，有一個穩定的腳架，就可以了。

數碼相機拍攝，就可以再好好運用電腦科技。只要用相機拍攝同一個範圍，每張曝光幾十秒，拍幾十張、甚至過百張，用軟件把相片疊起來也可以製成一張星流跡，市面上有很多軟件可以把照片疊起來，有免費的，也有收費的。

疊相的好處是可以消除相片的雜訊，尤其在香港光害較大，所以分開多次曝光的話，每張相片受光害的影響也較少。

那星軌是說錯的囉？

其實也說不準。現在稱這叫做星軌的人越來越多，難保有一天就真的所有人都叫星軌了。

但也想大家知道，這其實是“星流跡”呀！聽起來，不專業一點嗎？我就是稱它做星流跡的，嘻嘻~

聽不到的說話—光

天文是科學，而科學的基本就是證據。科學研究都是由推導理論開始，但最終都要從實驗確認，再由現實的現象證明。

如果從事化學（Chemistry）研究，你可以“左溝右溝”去測試化學反應。

如果從事生物（Biology）研究，你可以近距離觀察，甚至抽樣研究各樣動、植物。

如果研究物理（Physics），力學、電力學⋯你都可以親身做實驗研究。

但是天文研究，我們不能去拿取太陽，不能嘗試把牛郎星（Altair）和織女星（Vega）撞在一起試試看。所以，天文觀測就成為了天文研究的唯一“實驗”。而天文觀測中，光，是最重要的訊息來源。

適逢今年是國際光之年（International Year of Light），今次就以光來作題目吧。

光，到底是什麼呢？

物理之中，光有個“術語”叫做電磁波（Electromagnetic Wave），是原子（Atom）之中電子（Electron）活動的產物，內裹包含很多東西。

第一樣電磁波是無線電波（Radio Wave）。無線電波我們主要使用於通訊，譬如收音機訊號、電視機訊號。

第二樣是微波（Microwave）。日常生活也經常用到，例如各位家中、辦公室都用的微波爐，就是最直接使用微波科技的電器。另外，一些遠程的通訊也會使用微波通訊。

第三種是紅外線（Infrared）。紅外線主要用於醫療和短程通訊。例如大部份的電視遙控器都是使用紅外線發送訊號、又或者有些按摩椅的針灸功能也是使用紅外線的。

第四種是可見光（Visible Light）。人眼只對這一範圍的電磁波有反應，所以就叫可見光，亦即大家平時所見到不同顏色的光線。

第五種是紫外線（Ultraviolet）。作為女仕的天敵，其實紫外線還是在不少生活的範疇起到作用。例如紫外線治療、科學鑑證、消毒等等等等⋯

第六種是X光（X-ray）。主要用於醫學上。

最後，是伽馬射線（Gamma Ray）。這是一種能量極高的電磁波，一旦被照射，身體細胞的DNA會被破壞，對身體造成傷害。不過幸好伽馬射線普遍存在於宇宙之中，並且不能穿透大氣層。而且，現在有醫學研究在探討伽馬射線對癌症治療的效用。

這幾種電磁波按次序排列起來就叫做電磁波譜（Electromagnetic Spectrum）。

電磁波主要有兩種表達方法，波長（Wavelength）或頻率（Frequency）。波長越長，頻率越低；相反波長越短，頻率越高。頻率越高，能量就越高。即是：無線電波的能量最低，伽馬射線的能量最高。

因為不同的天體會發出不同的“光”，所以整個電磁波譜都被天文學家利用來觀察宇宙，於是天文界有不同的天文學“派別”，容後細述。

當然，傳統天文學主要是研究可見光的。當時的天文學家發明了一個量度星光的方法：星等（Star Magnitude）。

其實，一般日常生活我們已經在用另一個量度單位：lux （單位：lx）

譬如：夜間被街燈照亮的環境約為20 lx、家中開了燈約300-500 lx、電視螢幕約500-900 lx。

但是，如果天文也用這個量度單位就有問題了。太陽的光度是128000 lx、織女星約0.000002 lx、天王星則約為0.000000008 lx。

大家看到吧，要是用lux的話，記數位也記死了。那有沒有一個方便一點的方法呢？那就要去請教數學家了。

數學之中就有一個這樣的工具，就是你小學中學時學過，但又經常埋怨沒用的log了。

log10是1，log100是2，log 1,000,000,000是9，log0.1是-1，log0.0000001是-7⋯所以log是最能簡單又有效地表達相差很遠的數值的。

於是天文學家就發明了使用log做計算的星等，當時為方便，決定用織女星為參考，訂為0等星，星等的數字越大，亮度就越小；如果比織女星亮，就以負數繼續排列下去，例如天狼星是-1等，即比織女星亮。這樣的話：太陽成了-26等、滿月約為-12等、天王星約為6等⋯

在這把尺底下，星等相差6等，光度就相差100倍。

而現代天文之中，即使我們使用可見光以外的電磁波觀測天體時，我們也可以用星等去排列不同天體。

夜空之中，光度不足的天體有很多。天文學家概括以6等星作為人眼的極限，再暗的星就不太可能單以肉眼看得到了。當然實際的情況因人而異，你要說你能看到10等的星我也不會懷疑⋯不過閣下看看眼科醫生比較好，靈魂之窗哦⋯

可惜，即使大多數人眼能看到暗至6等的星，不過在城市之中，因為光害的問題，天空的背景大多被染至4等，甚至有時3等的亮度。於是，比天空背景暗的天體就不太可能用肉眼看到了。

所以，要保留這一個自然界的光舞匯演，就要減省不必要的燈光了。只要在夠暗的地方，你就會發現，宇宙其實在向我們訴說著許多故事了⋯

下一篇的光之年系列，我會寫一些關於光的故事。

月全食？我睇你唔到！

四月的天文大事，肯定非四月四日的月食莫屬。你又有沒有去欣賞呢？

最近幾天，天文界鬧得熱烘烘的，是在討論到底剛過去的月食，是不是月全食呢？

上圖是筆者於月食當日，晚上八時正，即預計食甚的一刻拍得的月面照。

大家看到在月球北面的地方還有一些光位，並沒有完全進入地球的本影之中。

為甚麼會有這個情況出現呢？難道天文學家計算錯誤了？

要知道是不是計錯了，先要知道天文學家如何界定本影和半影的位置。

我之前的文章簡單解釋過月食的形成過程，有需要可以先看看。

一個簡單的物件投射出來的影區通常都很容易定義，地球、太陽、月球之間的距離都已經知道，而且各自的大小也已經量度了很多個世紀。只要簡單的三角幾何就可以計出本影、半影在月球軌道面的大小了。

不過，地球外圍擁有一個大氣層，那要考慮的東西就比較多了。

地球的大氣層大約可分為五層，由地面開始分別為：

1. 對流層(Troposphere)
2. 平流層(Stratosphere)
3. 中間層(Mesosphere)
4. 熱流層(Thermosphere)
5. 外氣層 (Exosphere)

天文學家相信大氣層最底下的三層的雲、大氣微粒和污染物會把大陽光阻隔、折射， 因此，當地球的影投在月面上時，會比沒有大氣層的地球大一點。

這個現象其實早在17世紀已經被Phillippe de La Hire發現，而且很多天文學家都量度過這個本影的放大率。後來Jacques Cassini, Pierre Charles le Monnier, Tobias Mayer, Guillaume Le Gentil, Johann Heinrich Lambert, Johann Heinrich Mädler, Johann Friedrich各得出不同的放大率，數值由0.8%到3.5%，於是定了它們的平均值2%。現代的業餘天文學家亦一直有在計算這個本影放大率，數值都在2%附近。
法國天文學家André-Louis Danjon則不太認同這個只簡單將本影和半影放大的理解；他覺得應該將大氣層一部份加到地球的大小當中，就好像放大了地球一樣。於是半影和本影的放大率就變得不一樣。用Danjon的方法計算到的本影放大率會得出1%左右。

天文學家主要仰賴兩個機構的計算：

1. 英國的航海天文曆編制局(Her Majesty's Nautical Almanac Office)，美國海軍天文台用的是相同的計算方法。
2. 法國國家曆法局(French National Almanac Office)，美國太空總署(NASA)用相似的方法。

英國航海天文曆編制局把這個放大比率定為2%；而法國國家曆法局則使用Danjon的計算，把放大率定在1%。兩種計算方法之下得出的2015年4月4日全食時間(食既到生光)分別為12.2分鐘和4.7分鐘。

但大氣層的放大率受到大氣的密度影響，折射率亦會有不同。大氣之中的雲量、氣壓都會影響折射率。而且大氣層亦會把半影和本影的交界模糊掉，所以要一槪而論到底放大率要加到多少是很困難的。

現在大氣層對本影放大的現象還沒有一個肯定的解釋，但一篇在月食前一天的文章出現在我腦海之中。

一位芝加哥的業餘天文學家Curt Renz認為，兩個方法都沒有考慮到地球並非一個完美的球體(Perfect Sphere)。

地球不是一個完美的球體其實不是新聞，它兩極的距離和赤道的直徑是不一樣的。兩極的距離比赤道的直徑少了21公里，這相比地球的平均直徑12741公里顯然是少得可憐，所以一般我們在計算月食是偏食還是全食一般都不用考慮。不過，今次的月食有點不同。

美國太空總署的計算

從美國太空總署的計算中，我們看到月球只是剛剛好完全走入地球的本影區。而且剛好就在地球本影北極的位置，即是地球"扁"了的地方，於是這21公里的距離可能就足以左右大局了。

所以，要決定月全食、月偏食的條件都有很多隨機或還未清楚的因素，這都要依賴我們不停進步，優化我們的計算方法。下一次天文學家成功預測一個天文現象時，我們應該要更加欣賞了！