如何进行掩星观测
天文爱好者通常都喜欢观测一些在短时间内有明显变化的天象，诸如：水星、金星凌日，日月食等等一类的掩星事件。然而，这些天象有的时隔几年、十几年，甚至上百年才发生一次而非每年都有，即使年年都有，也常因观测条件的限制或天气原因而无法观测。但是，另外一类掩星，诸如月掩恒星等事件，却是经常发生的。
如果你有一架小望远镜，外加一个计时秒表，不妨试试观测月掩星。了解了月掩星在天文研究领域的重要性，你可能就对月掩星事件刮目相看了。这种天象几乎每个月都有机会遇到，却又不能保证每回都能观测成功，颇有挑战性。尤其适合受光污染日趋严重的城市爱好者。经常练习做月掩星观测，除了能提高你的定时反映水准外，还能积累观测经验，熟能生巧，以后碰到在当地百年一遇的日全食（日食也是月掩星的一种）也就不至于因仓促上阵而手忙脚乱。
掩星观测的种类
当今具有科学意义而又适合爱好者观测的项目有掩星、变星、双星、流星、小行星、彗星及太阳黑子等等。而只需要做一次观测，不用长时间积累观测资料的，使用简单的仪器和方法就可以完成观测的项目，就当首推掩星计时了。掩星不是一种天体的名称，它是一种天文现象。所谓“掩”，就是掩蔽、遮盖的意思。当两个天体与地球在同一个轨道平面成一条直线时，从地球上看去，便发生了一个天体被另一个天体掩蔽的现象，这种现象称为“掩星”现象。它为研究两个天体的性质提供了难得的机会，可以为天文学家提供掩及被掩两颗天体不少宝贵的物理资料和轨道数据。每年各种掩星现象虽然数以千计，但在同一个地区中，如果以观测者拥有80毫米口径望远镜计，适合观测条件的掩星也不过百余次，同时加上天气的因素，每年可观测的掩星机会并不多。由于每次掩星都可以作为一个独立的观测项目，不用与其它观测连接，所以欠缺观测对于掩星观测毫无影响。
掩星观测是很有科学意义，同时也是天文爱好者能对科学作出贡献（你的名字不会出现在任何有关机构的网站上，但你却可以为科学家的研究提供很有价值的数据）的观测项目之一 。更难得的是，天文爱好者有足够的能力进行此项观测。掩星的种类主要有：月掩星、行星掩星、行星卫星掩星和小行星掩星等。其中以月掩星（包括月掩恒星、月掩行星、月掩小行星、月掩星云、星团、射电源等）最为常见。月掩星这类现象从可欣赏角度看远不如日月食或流星雨壮观，那么月掩星有什么“门道”呢？月掩星在天文学中最主要的作用就是测定被掩恒星的角直径（也许还可以用来探测望远镜不可分辨的密近双星）。目前还没有任何一颗恒星的角直径大到足以被地球上的望远镜和哈勃太空望远镜直接分辨出来，所有的恒星角直径的测量都是借助各种方法间接得到的，而月掩星的观测是这些方法中很重要的一种。下面主要对月掩星和小行星掩星的科学价值和观测方法做一介绍。
月掩星简介（行星掩星和此相似）
月球在天球上沿着倾斜于黄道大约5度的白道东移，每个月东移一周，每小时大约东移一个月球直径的距离。这样任何黄纬小于6.5°的恒星皆有机会被掩，这些恒星中有4颗属于1等星，包括轩辕十四、角宿一、心宿二及毕宿五。月球在东移中掩盖背景恒星（或行星）时，恒星刹那间就像被月球“吞没”了，但过了一段时间，恒星又会在月面的另一边突然冒出来。这种现象叫月掩星。当月掩行星时，就形成一个非常可观的天文现象。
由于月球是离地球最近的天体，比其它天体有较大的视直径，所以月掩星现象出现的次数，远远超过其他种类的掩星现象。月掩星有两种情况，四种形式：一种是在满月之前，月亮在东移中，恒星消失在月亮阴暗部份的边缘；一种是在满月之后，恒星消失在月亮明亮部份的边缘。四种形式是：暗面入（在掩星资料的简称是DD，是指恒星从月球暗面消失）；光面出（在掩星资料的简称是BR，是指恒星在月球的光面出现）；光面入（在掩星资料的简称是BD，是指恒星在月球的光面消失）及暗面出（在掩星资料的简称是DR，是指恒星从月球暗面出现）。
月掩星分为全掩和掠掩两种。在见掩地区以内，不同地方见月掩星的情况也不相同。位于见掩地两个边界线之间的观测者可见普通掩星现象，称为全掩。在掩带南北边界线上的观察者可以看见恒星在月面边缘掠过，称为掠掩。掠掩时，因为月面地势有高低，所以有时会看到恒星被月面上的多个山峰所遮掩而发生数次消失及重现的现象。
一颗恒星由月球的暗面进入，星点的光芒将突然消失于暗面中，因此很多天文爱好者称这为「熄灯」现象；如果恒星由暗面走出，星点会突然出现，这现象又被称为「开灯」现象。由于月球的光面非常明亮，由月球的光面出或光面入的暗星会被强光所掩盖，令观测非常困难，所以初次进行月掩星观测，一般选择亮星作观测对象。为了取得较好的观测效果，大部分的掩星观测都是专注在月球的暗面上。一般在满月之前对月球暗边缘的月掩星现象（掩始）进行观测，满月之后观测恒星在月球暗边缘重新出现的时刻（掩终）。观测掩终时还要事先知道恒星在月球暗边缘的哪个方位出现，以及出现的大致时刻。等熟练之后，可进一步观测月掩暗星，提高自己的观察判断能力。在月掩暗星时，一个人的判断能力准确与否往往比他（她）的反应能力更加重要。如果观测月掩行星，由于行星的像不是一个点，而是一个圆面，所以从开始被掩到完全被掩有一个过程，要分别测出行星开始被掩蔽的时刻和完全被掩蔽的时刻（即掩始外切和掩始内切）。掩终时分别测出掩终内切和掩终外切的时刻。如果观测双星，可以分别测出两颗星被掩蔽的时刻。
如果观测地点和条件适当，同一地点可看见一颗恒星在两个月内都发生掩星现象。在一次月掩星观测中，一颗星被掩的时间最长可达一小时五十四分钟。见掩时间长短由下列因素决定：①观测地点；②月球的视差大小；③月球视直径大小；④被掩星体的“相对行进路径”是否接近月球的直径。
观测的方法
一次掩星观测，除了可作休闲的观赏外，也可作为一个有科学价值的观测。这样的观测非常简单，我们需要做的只是计时工作，得出恒星进入或离开月球的准确时间便可。也就是在目视观测时记录掩始及（或）掩终的准确时刻，精确至0.1秒。通常掩星事件在不到一秒内结束，即使加上准备工作，实际需要用到望远镜的时间有限，基本上都可以用简单的仪器在几分钟到一个多小时内完成。对于平时较少观测，或没有特别设备和大口径望远镜以及一些工作比较忙的同好，掩星观测是十分适合的。
要进行有意义的掩星观测，需要的工具包括望远镜、收音机、计时秒表（使用体育比赛用的带分段计时功能的多跑道电子秒表）。望远镜最好以赤道仪承托，因为我们可以更好地跟踪月球；而放大倍数最好在四十至六十倍之间，因过大的放大倍数会因大气扰动而引起恒星闪烁不定。同时需要利用月球表面特征作参考，量度掩始及（或）掩终时恒星的方位，并记录被掩恒星是否有伴星存在。如果觉得量度方位有困难，可以不记，只记下掩星时间即可。
下表为各种口径的望远镜进行月掩星观测时的可见极限星等。影响观测掩星的极限星等主要由月球和被掩星的地平高度、被掩星亮度、月相和大气透明度这几个因素有关。原则上是月球的地平高度越高，可见的被掩恒星越暗，但受月相的影响。表中所给的只是理论值。据我多年的观测经验，掩星的极限星等远远达不到此数值，实际数值还要亮两个星等或更多，主要和月相有关。
望远镜口径
| 可观测掩星的极限星等（理论值）
| 25mm以下
25mm—35mm
36mm—48mm
49mm—67mm
68mm—92mm
93mm—127mm
128mm—176mm
177mm—243mm
243mm以上
|
6.2等
6.9等
7.6等
8.3等
9.0等
9.7等
10.4等
11.2等
12.5等
|
使用具有多跑道（至少8跑道）计时功能的电子秒表的目的是当月掩多颗恒星或掩行星时，能够满足多次计时的需要。计时方法有两种：一是掩星现象发生前对时；二是掩星现象发生后对时。对时的方法很简单。首先我们先把收音机调到短波5、10、15Mhz收听陕西天文台 BPM标准时间标准频率发播台的报时信号（不能使用电视台和广播电台的报时，因为它们和标准时间源最大误差可达一秒），掩星现象发生前对时：在整时或整分时按启动钮起跳秒表，直到掩星发生时按下分段计时钮（LAP TIME）或按停秒表，记下秒表上显示的分段时间，将对时起跳的时间加上秒表上的分段时间就是掩始的时刻。等掩星结束时，按停秒表，记下秒表上显示的总时间，将起跳的时间加上秒表上的总时间就是掩终的时刻。例如：在22时00分对时起跳秒表，掩始时按下分段计时钮，秒表分段时间如果走了10分03.88秒，则掩始时刻为22h00m＋10m03.88s=22h10m03.88s。掩终时按停秒表，如秒表总共走了30分48.36秒，将22h00m＋30m48.36s=22h30m48.36s，这便是掩终时刻。掩终时如果按下的是分段计时钮，这时秒表上显示出第二分段时间（此时秒表将继续计时），那么掩终时刻就是：22h00m＋第二分段时间。掩星现象发生后对时：就是在掩星现象发生时起跳秒表，掩终时按下分段计时钮，然后收听报时信号，在整时或整分时按停秒表。例如：23时00分00秒按停秒表，秒表显示的总时间是22分18.35秒，分段时间显示的是12分34.58秒。掩始时间就是：23h00m00s－22m18.35s=22h37m81.65s,掩终时间就是：22h37m81.65s+12m34.58s=22h50m56.23s或者23h00m00s－（22m18.35s-12m34.58s）=22h50m56.23s。再将以上的时间减去人差值之后，就是准确的掩始和掩终时间。一般为了计算方便都采用第一种方法，即掩星现象发生前对时，这样可以避免采用后一种方法时，有时会有算错时间的情况发生。
观测完毕后填写观测记录表，可由我转交到香港天文学会掩星组，这样就完成了一次掩星观测。由他们收集中国和东南亚的数据整理后转交到国际掩食计时协会IOTA（International Occultation & Timing Association）作实际的计算。
观测的科学价值
月掩星所以能够用很简单的天文设备，得到精确的数据，是因为分析观测结果是是以月球与地球的距离（远地平均距离405508千米，近地平均距离为363300千米）和不同地方的观测者（地球直径12700千米）作参考源。地面上误差几米甚至几十米，与上述数字相比是微不足道的。个别事件上特大的误差亦因全球观测的关系亦变得微不足道。这些得出的时间数据用来修正月球轨道精确数据、月角差、太阳视差、月球质量及因地球本身不规则的自转速度而引起预报时间与观测时间之间的差异等问题，进而研究地球自转的不均匀性。对测定月球黄经与黄纬的改正值、历书时、研究双星，以及更准确预测月球的运动、提高被掩恒星的位置精度等，均有重大价值。如果对月掩星作光度测量更可以发现一些难以用望远镜分辨的密近双星，尤其是掠掩能间接得出月面边缘的准确地形，从而增加月球地形的测量精度。因此掠掩比一般月掩星更具科学价值，现象本身亦更具可观性。因此掩星观测是非常有意义的！
小行星掩星简介
由于小行星数量众多，所以小行星掩星可能发生在地球表面的任何地方。虽然每年都有数以百计的小行星掩星的现象发生，但由于大部分背景恒星都是暗星，加上掩食带很窄，大多数只有数十至一两百千米宽，视乎小行星的大小和距离而定。同一地点每年能观测的小行星掩星只有数次，小行星掩亮星的机会更是多年一遇。绝大多数小行星掩星都是掩9～12等甚至更暗的恒星，掩亮于9等的恒星相对来说比较少见。小行星一般体积很小，距离地球非常遥远（大部分在数亿公里之外），即使用大型望远镜观测，看起来也只是一个小光点，除非利用大型射电望远镜的雷达或派遣探测器靠近观测，否则极难直接测量它的大小。然而小行星在运行时，从地球上看去，有时会遮掩背景的恒星，届时小行星的影子便会投射在地球表面上。因为背景恒星极其遥远，在我们眼中看来，是真正的一“点”星光，所以，即使是一颗很小的小行星，都可以造成全食掩，基本上不会有偏食掩现象发生。因此小行星影子大小基本上等于它本身的大小。在掩食带上，各地所观测到的掩食时刻会有所不同，主要是因为小行星的形状与观测地点造成。只要影子路径内的观测者一起记录掩星持续的时间，便能准确推算出小行星的大小和形状。
一个独立的好的观测数据是很有价值的，如果还有和它相距几百米至几公里不等的观测点的数据，那么它的价值就更大了。尤其是在掩食带边界线附近多个地点观测，可以更准确地确定掩食带的边界线。小行星有各种奇怪形状，部分小行星并带有卫星，有些更有超过一颗以上的卫星，有些小行星与它的卫星大小相若，似双生小行星。1978年6月7日，美国的三个天文台曾观测532号大力神小行星掩星现象，后来确认这颗小行星的直径为243公里,伴有一颗直径为45.6公里的卫星。同年12月17日发现18号小行星的卫星直径为37公里。另外，还发现2号、3号、6号、9号、12号、44号、66号、129号、433号和624号等小行星也可能有小卫星陪伴，证实的方式之一就是通过掩星观测。
小行星掩星现象因为掩食带狭窄，局限于某些适合条件的地区才能看见，这种情况反而将天文学家难倒了。各地的天文机构及天文台虽然有不少优良的设备及大口径望远镜，但是这些庞然大物是不能随便移动的。天文学家因为人手、时间和经费的原因，不可能每次都到世界各地进行小行星掩星观测，以获得不同天体的各种有价值的观测资料，而居住在全世界各地的天文爱好者正好可以填补天文学家在这方面的不足。由于对小行星我们所知不多，预报的误差可能较大，需要大量的实际观测数据来修正预报，提高预报精确度。同时，也因为对小行星所知不多，掩星的观测也最有可能有新的发现。因此尽可能多的有效观测数据是非常必要的，而这些观测数据也只有在爱好者的协助之下才能完成。小行星掩星观测不仅要在预报见掩区观测，在见掩区外，有时会有意想不到的发现。总之，新的发现极可能是在您提供的观测数据报告中。
观测的方法
在观测小行星掩星时，你首先要找到被掩星，并且在你的观测地点所见掩星现象发生的预报时间内去监测被掩星。一次观测报告可有三种数据。首先，观测者可以报告一个肯定或否定的结果，在预报的时间里如果被掩星亮度下降，观测者就报告一个肯定的结果；如果被掩星亮度没有变化，观测者就报告一个否定的结果。无论在观测中得到的是肯定或否定的结果，这样的观测报告都是很有价值的。第二，如果观测者看到的是肯定的结果，可以接着报告掩星的持续时间。第三，观测者还可以报告掩星开始和结束的准确时间。同时还需要标明观测地点的经度、纬度和海拔高度。
另外还有一些建议：由于被掩的恒星通常都很暗，所以你应该准备足够多的时间来找到被掩星（提前一天或两三天找到被掩星是个不错的办法，最好是选择和掩星时间接近的一段时间内寻找），而且观测者必须具有良好的寻星技巧，或使用带GOTO自动寻星的赤道仪，以确保准确无误。因为在观测中，准确辨认出被掩星，避免误认是观测成功的关键。这对于新手来说是挑战。当掩星现象发生在日落后或日出前不久时，在晨昏蒙影的观测条件下寻找被掩星和深夜时的情况有很大的区别，所以这种情况时提前一两天在掩星事件预报的时间内寻找被掩星就显得很重要。
在预报现象发生时间之前提前进入观测，观测持续时间应该涵盖预报时间的前后总共至少15～20分钟。因为预报时间通常会有几十秒的误差。在查询预报时，注意预报的下降星等——亮度下降小于1.0等时，目视观测就很难发觉到亮度的下降；亮度下降0.5等或更小时，可能需要特殊的测光设备才能得到可靠的结果。即使掩星结束也应该再继续坚持监视观测几分钟，或许新的发现就在这“再坚持一下”的努力之中——因为接下来可能会发生什么是我们不可预知的。
小行星掩星的观测也同样是计时，以测定掩食的开始及结束时间，使用秒表计时的方法和月掩星的计时方法相同，即使计时不能达至0.1秒的精度，甚至只是以目视看看掩星有没有发生，也值得进行观测，因为起码可以印证小行星掩食带的路径是否正确。最简单的方法：如果你没有时间做到准确对时，当你准确看到恒星“消失”时，你只要用秒表记下掩星的持续时间并记下近似的时刻，这仍然是有价值的数据。
观测的科学价值
通过小行星掩星可以计算出小行星直径、形状、自转轴方向、反照率大小和搜索小行星是否有卫星。在观测的过程中（哪怕仅仅是欣赏性的观看），无论看见或者没看见小行星掩星，或可疑的掩星结果，都已经是一个很珍贵的观测数据（这就是小行星掩星与月掩星的不同之处），要认真对待这些数据。即使是可疑的结果，也请不要忽视。因为它可以用来判断掩食带的界限。如果原来掌握的小行星资料准确度低，观测结果（不论是否看见）有助于分析预报数据偏移之大小，进而修订改进小行星轨道数据的精确度。如果掌握的小行星资料准确度高，观测结果（不论是否看见）有助于改进小行星形状、大小、是否有卫星、伴星的资料数据。所以尽可能多的有效观测数据是非常必要的。大部分的精确观测数据只能靠掩星观测这种方法，得到世界各地的天文爱好者通力合作是非常必要的，只有协助观测，才能使我们揭开更多小行星的真面目。各地所观测到的掩星计时数据，是测量太阳系数量众多小行星的形状及轨道数据的主要方法，这就是通过小行星掩星观测（不论是否看见），认识被观测的小行星，有极重要作用的原因。这也是为什么掩星观测是一项天文爱好者能够，且容易做到，而极具科学价值的活动，你愿意成为其中一份子吗？
观测中的误差分析
每个人对事物的反应灵敏度都不相同，通常由看见掩星现象发生时再按下秒表，会有零点几秒的时间滞后，这就是“人差”，这个时间滞后值就是“人差值”。这时对掩星时间就要修正这个“人差值”。有一个确定人差的方法：启动秒表，然后用一张纸将秒表“跳秒”显示区盖起来，仅露出时、分显示。当看到“分钟”的读数跳变时（例如7跳变为8），立即按停秒表，便可在上面“跳秒”显示看到你的人差值。多次测定后取平均值。当恒星突然从月球后面出现时，计时会有较大的误差。为提防秒表行走时会有误差，除现象发生前对时外，观测完毕后再对时，如发现有误差（秒表基本上都会有误差）可按比例修正观测时间。如果你没有特别测定，那么就以0.3秒这个平均值作为你的人差值。或者在观测报告中的人差值一项选择“未修正人差值”。
数码相机的应用和计时方法
现在数码相机的应用越来越广泛，在掩星中使用CCD和数码技术进行准确计时的优势也越来越明显，它相对于目视计时的准确性有了很大的提高。数码相机的计时方法如下（以每秒只能拍一张为例）：1。先用秒表对时起跳。2。拍摄秒表，照片显示xx时xx分xx.xx秒，照片记录相机内置时钟时间是xx时xx分xx秒，将两数值相减得出偏差值xx分xx.xx秒。3。拍摄掩星，掩星完毕后，重复第二步骤，比较两次偏差值，取平均数。4。重复第一步骤，估计人差数字并记下。5。如果第15张照片上还有被掩星，而第16张照片上被掩星消失，就将第15张和第16张照片上的时刻各自减去平均偏差值后取中间值，这便是掩终时刻，既掩终发生在第15和16张之间（暂时不计算对时的人差反应）。
我国幅员广阔，是观测掩星的理想地区，希望有兴趣观测的广大天文爱好者能够参与这一有科研价值的活动。为天文学家进行研究提供有效的数据资料，为科学研究贡献自己的一份力量，从而发挥出自己的价值。
最后必须强调的是：做为一个观测者，绝对的诚实和严肃的科学态度，是最起码、最本质的态度和道德品质。
本文部分内容参考了香港天文学会出版的《掩星》手册、青少年科技活动全书《天文分册》、《天文学手册》、《简明天文学词典》、陈栋华先生的《小行星掩星观测攻略》等以及部分网站有关内容。
注:1.时间至少精确到0.1秒才有科学价值.可按秒表上的显示时间记录到0.01秒.
2.使用仪器和计时方法等选择项按自己的实际情况记录.
掩星观测记录表
观测目标: 观测日期：
观测者： 联络电话：
观测地：经纬度 东经 度 分 秒 高度 米
北纬 度 分 秒
使用仪器 折射 反射 折反射 双筒镜____*______望远镜
口径 毫米 焦距 毫米
目镜焦距 毫米
赤道仪 经纬仪
手动追踪 电动追踪
掩星时间（北京标准时） 现象 人差 其它（例如：有无伴星）
1.____时_____分_____秒 ____ _____ ____________________
2.____时_____分_____秒 ____ _____ ____________________
3.____时_____分_____秒 ______ ______ ____________________
4.____时_____分_____秒 ______ ______ ____________________
5.____时_____分_____秒 ______ ______ ____________________
6.____时_____分_____秒 ______ ______ ____________________
计时方法：光电 秒表 耳目法 录音/影 摄影(计时机背)
天空状况：大气稳定度 良 可 差
大气透明度 良 可 差
有云 多云 薄云 强风
现象 1.暗面消失 2.暗面出现 3.光面消失 4.光面出现 5.星在本影消失
6.星在本影出现 7.光度变暗 8.增强 9.无掩星现象 10.其它
人差 S 人差时间______秒已从观测中修正
E 观测方法无人差数值
N 人差时间未修正
观测者通讯地址：_____________________________________________
_______________________________________
欢迎有意参加掩星观测的同好加入掩星观测群！！！群号是：21001000
月掩星预报说明
Day ：日期。因預報採用世界時，加上月球和星體地心 赤經相合的時刻與掩始或者掩終預報時間有長達一小時半的差異，所以必須注意每月的第一天和最後一天，部份掩星預報現象會放置在上個月尾，或下個月頭。
Time ：世界時，以時、分、秒表示。中國地區須加八小時變成本地時間
Ph ：現象
D 掩始 d 掩始現象接近觀測者見掩預報極限
R 掩終 r 掩終現象接近觀測者見掩預報極限
Gr 掠掩 gr 掠掩現象接近觀測者見掩預報極限
Star No ：被掩星编号
nnnn 黃道星表號碼 nnnnn或 nnnnnn SAO星表號碼
Xnnnnn 黃道擴展星表號碼 ppppnnnnn Hubble 導星星表號碼
ppppnnnnn? 非星體Hubble 導星星表號碼 ?nnnn 其它星
Sp 被掩星體光譜
Mag 目視星等
V
變星
%illum 月球光照面百份比，數字後有 + 號表示新月， - 號表示殘月，E 表示當時正是月食時候
Elon 月球與太陽距角
Sun Alt 太陽的地平高度
moon alt 月球的地平高度
moon az 月球的地平方位角
CA 月尖角 PA 方位角
VA 頂尖角 WA 屈氏角（WA角是以月球北极点起计的角度，危海大约在300度）
Long Libn 月經秤動值 Lat Libn 月緯秤動值
A 觀測者位置與預報地理位置經度差異修正數
B 觀測者位置與預報地理位置緯度差異修正數
RV 星體相對月球的徑向速度，單位是每秒亳角
CCT 接觸角
RA 被掩星體視赤經 Dec 被掩星體視赤緯
[ 本帖最后由 BA2CR 于 2007-5-14 09:05 编辑 ] |
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