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研究月球一夜的變化
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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
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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
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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。
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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。
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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
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觀察地點 (圖片來源: Google Map)
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4. 研習報告
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研習一 月球直徑隨時間的變化
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方法 用Photoshop量度每張照片的月球直徑。 如何量度？
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1.先選取「橢圓選取畫面工具」
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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。
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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)
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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。
![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。](http://slidesplayer.com/slide/16178449/95/images/14/%E8%A8%8E%E8%AB%96+%E6%9C%89%E4%BA%BA%E8%AA%8D%E7%82%BA%E4%BD%8E%E7%A9%BA%E7%9A%84%E6%9C%88%E7%90%83%E6%84%9F%E8%A6%BA%E6%AF%94%E5%9C%A8%E9%AB%98%E7%A9%BA%E6%99%82%E8%A6%81%E5%A4%A7%EF%BC%8C%E9%80%99%E7%8F%BE%E8%B1%A1%E7%A8%B1%E7%82%BA%E3%80%8C%E6%9C%88%E7%90%83%E9%8C%AF%E8%A6%BA%E3%80%8D%28Moon+Illusion%29+%5B1%5D%E3%80%82+%E9%80%99%E7%A0%94%E7%BF%92%E9%A1%AF%E7%A4%BA%E4%BA%8B%E5%AF%A6%E5%89%9B%E5%A5%BD%E7%9B%B8%E5%8F%8D%E3%80%82.jpg "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。")
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研習2 月球光度隨時間的變化
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方法 用Photoshop量度每張照片的月球光度。 如何量度？
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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。
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ISO200 ISO400 ISO800 ISO1600
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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
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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。
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月球 (接近天頂) 月球 (接近地平線) 觀察點 大氣層 地球
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研習3 月球顏色隨時間的變化
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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。
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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。
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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。
![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]。](http://slidesplayer.com/slide/16178449/95/images/25/%E8%A8%8E%E8%AB%96+%E7%82%BA%E4%BB%80%E9%BA%BC%E6%8E%A5%E8%BF%91%E5%9C%B0%E5%B9%B3%E7%B7%9A%E7%9A%84%E6%9C%88%E7%90%83%E9%A1%8F%E8%89%B2%E5%81%8F%E7%B4%85%EF%BC%9F%E9%80%99%E6%98%AF%E6%9C%88%E7%90%83%E5%85%89%E7%B7%9A%E8%A2%AB%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%A4%A7%E6%B0%A3%E6%95%A3%E5%B0%84%E7%9A%84%E7%B5%90%E6%9E%9C+%5B2%5D%E3%80%82.jpg "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。")
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研習4 月球形狀隨時間的變化
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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)
![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]。](http://slidesplayer.com/slide/16178449/95/images/27/%E8%BF%91%E5%9C%B0%E5%B9%B3%E5%92%8C%E8%BF%91%E5%A4%A9%E9%A0%82%E7%9A%84%E6%9C%88%E7%90%83%E5%9D%87%E5%91%88%E5%9C%93%E5%BD%A2%EF%BC%8C%E6%9C%AA%E8%83%BD%E7%99%BC%E7%8F%BE%E5%9B%A0%E5%A4%A7%E6%B0%A3%E6%8A%98%E5%B0%84+%E8%80%8C%E4%BB%A4%E8%BF%91%E5%9C%B0%E5%B9%B3%E7%9A%84%E5%BD%B1%E5%83%8F%E8%AE%8A%E5%BD%A2%E7%9A%84%E7%8F%BE%E8%B1%A1+%5B3%5D%E3%80%82.jpg "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)")
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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)
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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
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