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！