簡易校內觀察月球活動

[David]

Q: 如果不懂得觀星，可否只運用月球進行有趣味的校內觀察活動？

A: 絕對可以，本文章旨在分享本人在西灣河某學校天台和學生觀察月球的經驗，讓同工參考。


為什麼月球是理想的觀察目標？

一般郊外過夜觀星活動在學校推行會有不少困難，例如過夜觀星需要預訂營地，但又不能肯定當晚會否好天，又要有雨天安排，交通也通常不太方便，一些家長也不放心讓子女參加。

其實一般同學喜歡觀察的目標都是一些市區可以觀察的天體 (例如月球和行星)。因此，對初學者，在學校或市區觀星是一個適合的選擇。由於機動性高，容易在天氣不理想的情況下取消，又不需太夜解散同學，交通亦很方便，因此容易推行。

可惜，在學校安排觀星活動，就算天氣良好，也要面對嚴重的光害和空氣污染之影響。

幸好，月球卻不太受這些因素影響，觀察月球又不需如觀星般要對星體的位置有認識，連初學者也能把望遠鏡指向月球，而且月球呈現的豐富立體感也是其他星體所缺乏。

但是，不少人覺得月球只是防礙觀星的天體，或對月球作片面的觀察。其實，月球表面有不少值得仔細觀察的地標，獨特的地形訴說著有趣的故事，等待我們去發掘和欣賞。


時間

初六至初十二的晚上。


觀察什麼目標？如何向同學講解？

1. 首先用低倍目鏡觀察月球全貌

學生進行觀察時，指導他們特別留意月球表面呈現的强烈的立體感，這感覺和肉眼觀察非常不同，尤其是光暗分界的區域，稱為「明暗分界線」。

可問學生能否想到為什麼明暗分界線的立體感較强烈。同學可以留意到那裡的陰影非常明顯，其實如果學生處身當地，那裡正是黎明時份。和地球一樣，黎明時的太陽在低角度出現，矮小的山也可拖出長長的影子，因而豐富了那些地形的立體感。

遠離明暗分界線的區域，太陽便由較高角度照耀下來，因而產生較短的影子，令地形失去立體感。

2. 用高倍目鏡觀察明暗分界線

讓同學運用赤道儀控制器移動望遠鏡 (速度宜調到較慢的設定)，觀察者可以好像在月球上空飛翔般，享受明暗分界線的壯麗地貌，欣賞數量眾多大小形狀不一的隕石坑。

可指導同學留意隕石坑的形狀，坑底是否凹陷的碗狀？通常同學會認為所有隕石坑的形狀都是如同亞利桑那隕石坑般，擁有凹陷碗狀的底部，但是大部份同學看到的隕坑其實都擁有平坦的底部。

其實，月球上只有較小型的隕石坑才會是碗狀，較大型的隕石坑通常呈碟形，底部平坦。

3. 欣賞近月球邊緣的Proclus隕石坑

用低倍目鏡觀察月球全貌，同學會留意到月球一些部份較暗，這些區域統稱為「月海」。不少月海的形狀接近圓形，但沒有完整的「岸」，但在近月球邊緣，有一個月海卻擁有一個完整的「岸」，這海稱為「危難海」。(見圖)

指導學生留意危難海的一邊，有一個很明顯的隕石坑，稱為Proclus，隕坑中心非常光亮，濺射物形成的「輻射紋」非常明顯。

當所有同學都能辨認這個觀察目標時，便改用高倍觀察。叫同學仔細觀察那些輻射紋，可以發現這些紋並非均勻地向四方八面發散，有一邊完全沒有輻射紋，為什麼？

科學家發現輻射紋的形狀和隕石撞擊月面時的入射角度有關。實驗顯示，如果入射角度超過45度，產生的輻射紋是對稱的，均勻地向四方八面發散，但是如果入射角度小於45度，隕石坑便變成橢圓形，濺射物便會傾向往下游地區進發。

如果入射角度低於15度，濺射物會更加集中於下游地區，而且上游的區域會變得幾乎沒有輻射紋。Proclus便是由低角度的斜撞擊所形成。

研究發現，斜撞擊很容易產生離開月球的濺射物，形成Proclus的隕擊發生時，會否有部份濺射物曾經落到地球？


其他資料

1. 如果學生數量約為40名，上述觀察需時約半小時。就算老師不認識其他觀察目標，已可達到透過觀察讓同學欣賞宇宙的教學目的。

2. 如能配合其他活動 (例如月球攝影示範或實習)，老師已可輕易安排一個約一小時的觀星活動。對初學者或學習動機一般的同學，已經足夠。

3. 月球的位置每天都有明顯分別，如老師想於某日觀察月球，可先用Stellarium軟件(http://www.stellarium.org)看看活動時段能否在學校看到月球，會否受周圍大廈遮擋。

4. 每晚的明暗分界線都有不同的地貌可以欣賞，有信心的老師可由下列網站自行學習一些地形的背景資料，然後和學生分享較有趣的資料:
http://www.imsc.edu.hk/pages/moon

[社長]

很同意月球是學校最適合推行的入門天文觀測目標， 能否再講講望遠鏡的選項?

我收到太多學校查詢，是否應買一些大口徑長焦施卡，電腦導星帶GPS系統的台架。問題是可能整間學校沒也沒有熟悉天文的老師或技術員。在這情況下，我認為他們用杜普森台架的中大口徑反射鏡可能更好，才數千元的預算，至少那台望遠鏡可以輕易找到目標，也能放心讓學生操作，維護也不太難，調光軸用普通的校正目鏡便可以，是一台技術門檻很低，可靠耐用的望遠鏡。

[David]

要人建議用什麼鏡的學校，通常都沒有很懂得觀星的老師，可能一年只用一、兩次望遠鏡。如果是這樣，便不能視他們好似一般天文同好般。我的理念是：

1. 不要過份依靠電腦GOTO赤導儀幫你準確尋星

一般GOTO赤導儀要做star alignment，以我訓練老師的經驗是，一個不懂得天文的老師要用控制器把鏡對準光星做star alignment已經不容易。而且一些品牌的赤導儀的GOTO不太準，除非極軸頗準確地對準天球北極，否則alignment unsuccessful 的機會不少。如果觀測點看不到北極星，要把極軸頗準確地對準天球北極並不容易，有時一般用指南針找北方和把仰角設定為22.5度的方法並不足夠。所以，我不建議用GOTO赤導儀。

2. 除非老師打算帶同學到郊外觀星，否則雙筒鏡用處有限，不用購買。

3. 老師只需用鏡指導學生觀察行星和月球便可。事實上，一般同學對月球反應最好，不是深空天體。而且這些目標不需電腦GOTO赤導儀也能找到，特別是月球。

4. 如果想看深空天體，只需帶有興趣的同學便可，並可找各大天文會社或天文中心 (如中大的鄧雁玲科普中心或可觀中心) 幫助。

5. 不用教一般同學天文攝影。事實上，一般同學只喜歡目視。他們頂多只喜歡拍攝的結果，不是學習拍攝的過程！

6. 除非老師懂得或願意學習在星光下調校光軸，否則不建議買一般天文同好喜歡的6-8吋折反射鏡。

基於以上理念，我也建議買一支8-12吋口徑、杜蘇氏腳的反射鏡。不過購買時也同時購買Laser Collimator和問代理如何調校光軸。反射鏡的光軸可於日間調校，不需在觀星活動時進行。
http://www.youtube.com/watch?v=ME-CBtem ... re=related

我和學校有8吋折反射鏡、12吋和18吋杜蘇氏腳的反射鏡。我極少用那支折反射鏡作學校活動。