觀天入門：地影和維納絲帶

日落後在東方(或日出前在西方)觀察地影(Earthshadow)和維納絲帶(Belt of Venus)，在地影消失(或無法區分)之前，判斷地影的仰角可以升到多高，並記錄地影的特徵的顯著程度。最後，檢查兩件事：你的觀察地點的大氣清澈程度(或是不清澈程度)，以及在你西方數英哩遠的「切點」的大氣清澈程度(或是不清澈程度)，判斷它們與地影和維納絲帶的可見程度的關係。

並不是很多人知道經常可以看到地球的影子在暮光中投射於東方的天空，或是在曙光中投射方於西方的天空。我們可以看到厚厚一片藍-灰色橫覆天際，在太陽相反的那一面。有時候，但不常見，還可以看到地影的最上端呈現美麗動人的粉紅色，稱為維納絲帶。

地影和維納絲帶昇起的速度一開始和太陽下山的速度相同，最後可達兩倍至三倍的速度。如果有出現維納絲帶，它將是首先消失的，而藍色的天空和藍-灰色地影的分界線此時依然可見，至少一小段時間。

產生地影和維納絲帶的解釋可參考附圖，在太陽光與地球的切點處，人們可以看到落日景觀，切線則是地影的界限，上為仍可受到太陽光照亮的大氣層，下為被地球本身陰影籠罩的大氣層。切點(及上方一點點)的相切太陽光在大氣層中走過的路徑最長，因此多呈現紅色，再被散射後形成了粉紅色的維納絲帶。如果剛好有雲層遮住落日，擋住切點的太陽光，那麼維納絲帶就不止是紅紅的，還會被切斷。(注意：因為地球自轉，切點會向西移動)。當然，如果太陽光仍然能從雲頂上方通過，地影還是會很清楚。因此，不同的晚上，你可能可以看到地影但沒有維納絲帶，或者兩者皆有，或者兩者皆無，端視天空條件而定。你可以由電視台或氣象網站取得衛星雲圖，看看你的觀測地點及其西方的雲層種類及數量。

附圖也可以幫助我們了解為什麼地影升起會愈來愈快，愈來愈高然後無法區分。對於觀測者而言，穿過大氣層的切線是愈來愈陡，它的視速度也愈來愈快。當地影愈來愈高時，切線(在陽光照射的和地影籠罩的大氣層之間)在大氣層走過的距離愈來愈短，最後終於沒有足夠大氣可以散射太陽光來區分大氣層是否在陽光照射下或地影籠罩下。

有些天文學家認為要能看到地影升得很高，當時的天空必須很清澈。有些天文學家則認為若是大氣層中有一層厚霾可以增加散射的效果，會使地影更顯著，但他們也同意在切點處的天空必須十分清澈才會產生很好的地影。可是有霾的天空通常是蠻大範圍的天氣型態，到底這同一個霾會增加散射作用還是遮蔽陽光呢？為了幫助澄清這個問題，請你記錄當時天空的藍色程度，再取得氣象報告資料，估計你西方數百英哩的天空的藍色程度，再配合你看到的地影和維納絲帶的可見程度，推導其關連性。

不要因為你在東方天空看到了大片雲朵的前緣為粉紅色，就誤以為是維納絲帶，它應是在無雲的天空中升起。

問題

一、你觀測到地影和維納絲帶各幾次？有多麼頻繁？若不能看到，是否與你觀測地點或其西方切點處的雲量有關？

二、你觀測到地影和維納絲帶可以升到多高(仰角)？它們能昇到多高仍有相同於初始的顯著程度？初始的顯著程度以及最大可見仰角，這兩者與大氣中的霾有什麼關連？記錄你觀測地點及其西方切點處的霾的程度，探討清澈的天空和不清澈的天空要出現在何處，才會有最大的地影和維納絲帶可見程度。