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孫維新：一個均勻而完美的橢圓！
【聯合報╱孫維新】 2009.07.20 04:01 am
孫維新
我們都看過夕陽西下的一輪紅日，也看過皓月東昇的中秋滿月，但到底太陽和月亮在
天上看起來誰比較大？
課堂上問學生，有人說太陽大，有人說月亮大，但只要看看日食有幾種，就知道兩個
答案都不對！
日食有三種 關鍵字就是「橢圓」
從地球上看，日食有三種：全食、偏食和環食。如果太陽比較大，怎麼會有「全食」
？如果月亮比較大，怎麼會有「環食」？既有全食，又有環食，就表示「有的時候太
陽大，有的時候月亮大！」何以致此？一言以蔽之，就是「橢圓」二字！
各位地球人，請好生珍惜我們生活的這個年代，因為我們正處在太陽系演化過程中一
個絕無僅有的珍貴階段：太陽直徑比月亮大四百倍，但卻剛好比月亮遠四百倍！大小
的差異和距離的遠近彼此抵銷，使得太陽和月亮在天上看起來幾乎一樣大！然而月亮
繞地球運行的軌道是「橢圓」，月亮公轉時離地球有近有遠，看起來就時大時小；同
樣的，地球繞行太陽的軌道也是橢圓，因此太陽在天上也是有大有小，兩個同樣原理
的現象相互為用，造就了太陽系變幻無窮的日食現象！
但是這個精華時期也不會久長，月亮正被地球越推越遠，總有一天，月亮會小到遮不
住太陽，到了那時候，「日全食」這三個字就會從我們的字典中永遠消失了。然而地
球是怎麼將月亮越推越遠的？靠的是「潮汐力」！月亮帶動地球上的海水運動，產生
潮汐，隆起的海水對月亮有著額外的吸引力，使得月亮越走越快，結果進入更高的軌
道，離我們越來越遠；不過月亮也沒閒著，它把隆起的海水往回拉，摩擦海床，使得
地球越轉越慢！
走筆至此，抬頭看看窗外，歐洲草原如飛地掠向身後，我正在前往捷克首都布拉格的
火車上，要回到克卜勒追隨丹麥天文學家第谷研究行星運動的地點和年代。當時第谷
擁有全世界最精確的行星軌道觀測數據，但卻做出了一個讓人今天看來啼笑皆非的結
論，他在「日心說」和「地心說」之外別樹一幟：宣稱地球是宇宙的中心，太陽繞著
地球轉，但是所有行星卻繞著太陽轉！
西元一六○○年，克卜勒來到了布拉格，擔任第谷的助手。第谷的脾氣驕恣跋扈，克
卜勒的個性孤傲自閉，兩個人之間十個月的相處並不愉快，但是這段千古奇遇卻導致
了行星運動學說上的最大發現！第谷死前將所有觀測數據交給克卜勒，希望他能善用
這套數據寶藏，支持自己的奇怪理論，克卜勒倒是認真地研究了第谷的數據，但卻得
出了完全不同的結論：所有的行星都繞著太陽轉，而且軌道是橢圓！
這回日全食 天象奇觀千載難逢
早年的希臘人深信天體軌道和諧完美、均勻對稱，所以除了「圓形」不作他想。克卜
勒要顛覆世人的定見，引入「橢圓」的觀念是何其困難！這也是為什麼他會在書的扉
頁寫上：「我相信行星軌道是一個均勻而完美的橢圓！」
二○○九年，除了是伽利略拿起望遠鏡仰觀蒼穹的四百週年，也是克卜勒發表橢圓定
律的四百週年！更巧的是，七月廿二日的早晨，月亮會行經太陽前方，演出本世紀最
壯觀的日全食！台灣也能看到精彩的日偏食。我們將在浙江天荒坪和杭州西湖的「平
湖秋月」設置觀測點，對台灣直播日全食的精彩畫面，也將提供淘盡千古英雄的錢塘
大潮景象和大家共享，希望我們的民眾，能夠出門看偏食，回屋看全食，不要錯過了
這次太陽系千載難逢的天象奇觀！
（本文作者為台灣大學物理系與天文物理研究所教授）
【2009/07/20 聯合報】
http://udn.com/NEWS/OPINION/OPI4/5028329.shtml
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