研究月球一夜的變化
記錄和解釋月球一夜中在下列幾方面的變化： 大小、光度、顏色和形狀 1. 目的 記錄和解釋月球一夜中在下列幾方面的變化： 大小、光度、顏色和形狀
2. 儀器 1. 5吋折射式望遠鏡 2. Skywatcher HEQ5Pro赤道儀 3. Canon EOS40D單鏡反光相機
3. 研習計劃 由月球在東邊升起開始，每數十分鐘拍攝一張月球照片，連續進行約六小時，由月球升起開始拍攝至月球到達天頂。 然後用電腦分析相片。
研習日期和地點的選擇 首選為滿月或接近滿月的日子 (初十五或初十六)，因為月球在日落後不久便在東方升起。 由月球升起開始拍攝至月球到達天頂。 選擇拍攝地點時，觀察點必須要看到接近地平線的天空。
本研習的拍攝時間和地點如下： 日期：4/12/2009 – 5/12/2009 觀察地點: 香港石澳山仔路近海邊的平台 拍攝時間：4/12/2009 8:08pm – 5/12/2009 0:54am
觀察地點 (圖片來源: Google Map)
4. 研習報告
研習一 月球直徑隨時間的變化
方法 用Photoshop量度每張照片的月球直徑。 如何量度？
1.先選取「橢圓選取畫面工具」
2.調教圓形的寬度和高度，直到能完全吻合月亮的邊緣， 那個圓形的寬度或高度便是月亮的直徑了。
這結果顯示月球上升至高空的過程中，直徑會越來越大，即是地月距離越來越短。 月球直徑 (像素) 月球直徑隨時間的變化圖 這結果顯示月球上升至高空的過程中，直徑會越來越大，即是地月距離越來越短。 時間 (分鐘)
討論 有人認為低空的月球感覺比在高空時要大，這現象稱為「月球錯覺」(Moon Illusion) [1]。 這研習顯示事實剛好相反。 如圖所示，當地球轉動，月球上升至高空的過程中，觀察者與月球間的距離會縮短， 直徑會越來越大。
研習2 月球光度隨時間的變化
方法 用Photoshop量度每張照片的月球光度。 如何量度？
3.調整光度數據 獲得每張相的光度後，便要考慮每張相的曝光時間和感光度(ISO)的不同，修正這些光度數據。 最後的結果便如同所有相都用同一的曝光時間和感光度拍攝。 首先考慮曝光時間，我們可以把所有相的曝光時間調整至一個參考值 (如1/30s)，然後計算新的光度。例如，如果一張曝光時間為1/60s的相的光度為200，便要把光度調整至400。 要考慮ISO ，首先便要知道用不同ISO拍攝同一物體，光度是多少。我們首先拍攝了一個燈泡。
ISO200 ISO400 ISO800 ISO1600
由此，我們得出下列數據： 我們可以把所有相的ISO調整至一個參考值 (如1600)，然後計算新的光度。 最後，我們便得出一個線圖。 ISO 光度 200 58 400 84 800 129 1600 189
討論 當月球接近地平線時，光線要通過較厚的大氣層才能到達觀察者。 當月球接近天頂時，光線只要通過較薄的大氣層便能到達觀察者，所以減光較少。 因此，月球仰角越高，光度越高。
月球 (接近天頂) 月球 (接近地平線) 觀察點 大氣層 地球
研習3 月球顏色隨時間的變化
每張月球圖片由紅、藍和綠三種顏色的數據結合而成。 每種顏色的數據可用那顏色的亮度分布圖代表。 例如，在色階版面中，可在色版選擇「紅」，以獲得紅色部份的亮度分布圖，如下圖所示。
和研習2一樣，我們以亮度分布圖的主要部份的最大值作為光度，從而取得紅色和藍色的光度。 和研習2一樣，我們要考慮每張相的曝光時間和感光度(ISO)的不同，修正這些光度數據，最後的結果便如同所有相都用同一的曝光時間和感光度拍攝。 我們可用紅色和藍色光度之比代表顏色。例如，一張白色的相，紅色和藍色的光度一樣，所以比例是1 。如果一張相的顏色偏紅，紅色光度比藍色大，所以比例大過1 。 最後，我們便得出一個線圖。
討論 為什麼接近地平線的月球顏色偏紅？這是月球光線被地球大氣散射的結果 [2]。 當光進入地球的大氣層後，大氣粒子會吸收部份光，再向四方八面輻射出來。實驗顯示，波長短的藍光較紅光容易被散射。 當月球接近地平線時，光須穿過較厚的大氣層才到達觀察者，大部份藍光被散射，餘下紅光，所以月球顏色偏紅。 當月球接近天頂時，由於光只穿過較薄的大氣層，藍光被散射的程度較少，所以月球看起來比較接近白色。 這現象和夕陽偏紅的原理一樣。
研習4 月球形狀隨時間的變化
近地平和近天頂的月球均呈圓形，未能發現因大氣折射 而令近地平的影像變形的現象 [3]。 近地平和近天頂的月球均呈圓形，未能發現因大氣折射 而令近地平的影像變形的現象 [3]。 8:09pm (近地平) 0:54am (近天頂)
拍攝首數張月球圖片時，月球的仰角已是約5， 而不是非常接近0 ，因此拍攝不到變形的現象。 拍攝首數張月球圖片時，月球的仰角已是約5， 而不是非常接近0 ，因此拍攝不到變形的現象。 8:09pm (近地平) 0:54am (近天頂)
5. 總結 研究顯示，月球仰角越高: 地月距離越小 光度越高 顏色由偏紅轉為接近白色