臺北市立天文科學教育館

太陽與天文現象的關聯

太陽作為太陽系的核心，其在天空中的視運動以及與其他天體的相互作用，產生了一系列引人注目的天文現象。這些現象包括日食、行星凌日、太陽活動相關現象（如極光、黑子和閃焰），以及黃道上的視運動（如春分點與夏至點）。這些天象不僅具有天文學研究價值，也深深影響了人類文化與曆法的發展。

日食

當月球運行至太陽與地球之間時，便可能發生日食。根據月球遮蔽太陽的程度與觀測地點的不同，日食可分為三種類型：

• 日全食：月球完全遮蔽太陽，在本影區（寬度約100至200公里）可見，持續數分鐘。此時可觀測到銀白色日冕與紅色色球層。
• 日環食：月球處於遠地點，視直徑小於太陽，遮蔽時形成明亮「火環」。
• 日偏食：月球僅遮蔽太陽部分光球層，在半影區可見，範圍最廣。

歷史上，1919年日全食的觀測曾驗證愛因斯坦廣義相對論的預測。當時天文學家在日全食期間觀測到恆星光線經過太陽附近時產生偏折，與相對論預測的數值一致，首次以觀測證據支持了時空彎曲的理論。

圖說：日全食期間，在月球即將完全遮蔽太陽的瞬間，清晰捕捉到色球層邊緣的日珥結構。日珥是沿磁場線懸浮於色球層與日冕之間的高溫電漿，僅在日全食時才得以直接觀測其細節。

行星凌日

當水星或金星運行至地球與太陽之間，且剛好位於其軌道節點附近時，會發生凌日現象，呈現為黑色小圓點在太陽盤面緩慢移動：

• 水星凌日：平均每7至13年一次，持續數小時。最近發生於2019年11月11日，下一次為2032年11月13日。
• 金星凌日：極為罕見，通常以成對方式出現，同一對相隔約 8 年；整體排列約每 243 年重複一次。最近一組發生於 2004 與 2012 年，下一組將於 2117 年與 2125 年出現。

從 18 世紀起，天文學家透過測量金星凌日的接觸時刻，利用三角視差法成功推算地球與太陽的距離。現代觀測亦用於研究金星大氣層成分與行星凌日現象評估。

圖說：2012 年 6 月 5 日，國際太空站上的太空人從地球軌道拍攝到的金星凌日影像。畫面中，金星以黑色圓點的形式清晰可見，正通過太陽盤面，與多個太陽黑子共同呈現於影像之中。

極光

極光是太陽風與地球磁場與大氣層互動所產生的發光現象，常見於高緯地區。高能粒子沿磁力線進入極區大氣，與氧原子、氮分子碰撞產生綠、紅、紫色光芒。極光多發生於太陽活躍時期，例如2024年5月全球極光事件即源自強烈的日冕物質拋射（CME）。極光除了具有視覺震撼力，也是研究太陽風與地磁場交互作用的重要指標。

圖說：極光是太空天氣最壯麗的表現之一。當太陽風中的高能帶電粒子進入地球磁場，並沿著磁力線集中到南北極地區時，這些粒子與大氣中的原子碰撞，會產生美麗的極光。極光是太空天氣中唯一能用肉眼看到的現象，常出現在磁暴期間的高緯地區天空中。