地暉 (earthshine) 是由地球表面上反射到月球表面的太陽光, 再由地面上的觀測者看到的現象。 在眉月時月球亮面還不是很亮時, 我們可以隱約見到月球暗面發出暗紅色的微弱光, 這就是所謂的地暉, 或稱作地球照 。這個現象直到十六世紀初達文西 ( Leonardo da Vinci ) 才第一次提出解釋, 當時太陽系的正確結構才剛剛被接受 。到了20 世紀初 1926 年法國科學家 Andre-Louis Danjon才第一次有系統的觀測地暉現象。並且提出地暉亮度與地球反射率的關係, 與地表氣候變化的關係, 人們才第一次了解地暉觀測的重要性 。到了 1991 年加州理工的 Steven E. Koonin 提出一篇藉由精確觀測分析地暉來了解地球氣候論文 。緊接著美國大熊湖太陽觀測站 ( BBSO ) 於 1998 年後, 利用改進的光學系統與分析方法來觀測地暉。經過近一世紀的科技進步, 他們證明了現在我們可以將地暉觀測誤差降到 1% 以下 。比起 Danjon 的誤差 5% 改進很多 (文獻1 ), 加上衛星科技進步, 我們可以進一步將地暉觀測數據與地球氣候關聯起來。
經由在全球不同經度建立地暉觀測站, 並且連結成一個觀測網, 我們可以更
進一步獲得地球氣候大尺度並且長期變化資料。尤其近年來被人們嚴重關切, 對生態有嚴重影響的溫室效應, 都有可能藉著地暉觀測得到更進一步的了解。 為了節省人力資源, 並且提高觀測效率, 我們嘗試建立一個自動觀測系統來觀測地暉, 這包括硬體設備與控制分析軟體的建立 。本論文就是在介紹軟體部分的初步成果。

第一章 地暉觀測簡介與目的 ……………………………………… 1
1-1 地暉 ……………………………………………………………… 1
1-2 台灣地暉觀測網 ………………………………………………… 2
1-3 自動控制系統軟體與數據分析軟體 …………………………… 3
第一部份 月面亮緣方位角與相位百分比之計算
第二章 月面亮緣方位角與相位百分比之說明 ………………… 4
2-1 旋轉平移台 ……………………………………………………… 4
2-2 亮緣方位角 ……………………………………………………… 5
2-2-1 亮緣方位角 …………………………………………… 5
2-2-2 儒略日 ………………………………………………… 6
2-3 相位百分比 ……………………………………………………… 7
第三章 月面亮緣方位角與相位百分比結果比較與討論展望 ………11
3-1 月面亮緣方位角與相位百分比計算結果比較表 ……………… 11
3-2月面亮緣方位角與相位百分比計算結果比較圖 ………………… 15
3-3 亮緣方位角結果討論 …………………………………………… 17
3-4 相位百分比結果討論 …………………………………………… 18
3-5 未來展望與工作 ………………………………………………… 19
第二部分 月球天秤動、轉軸傾角與月面定位
第四章 月球天秤動、轉軸傾角原理與月面定位說明 ………………20
4-1 月面中心座標系統 ……………………………………………… 20
4-2 月球天秤動 ……………………………………………………… 21
4-2-1 光學天秤動 …………………………………………… 21
4-2-2 物理天秤動 …………………………………………… 24
4-3 月面座標直角投影圖 …………………………………………… 24
4-4 月球轉軸傾角 …………………………………………………… 25
4-5 旋轉座標轉換 …………………………………………………… 26
第五章 天秤動、轉軸傾角計算結果比較與討論展望 …………… 28
5-1 天秤動、轉軸傾角計算結果比較表 …………………………… 28
5-2 月面定位座標轉換計算與實際拍攝圖片結果比較 …………… 32
5-3 結果討論 ………………………………………………………… 39
5-4 未來與望工作 …………………………………………………… 40
附錄
附錄A 程式碼 ……………………………………………………… 41
A 1-1 亮緣方位角與相位比計算程式碼 ……………………… 41
A1-2月面天秤動,轉軸傾角與月面定位程式碼 ……………… 53
附錄B 地心座標系統 ……………………………………………… 66
附錄C 大氣消光效應 ……………………………………………… 67
參考文獻 ……………………………………………………………… 68
表例說明 ……………………………………………………………… 70
圖例說明 ……………………………………………………………… 71
附圖 ………………………………………… 72

1. P.R. Goode, K. Qiu, V. Yurchyshyn, J. Hickey, M.-C. Chu, E. Kolbe,
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2. D.Y. Chou and M.T. Sun, Earthshine measurements with automated telescopes
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3. Jean Meeus, 1982 , Astronomical Formulae for Calculators 2ed edition
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4. Jean Meeus 1991 , Astronomical Algorithms , pp. 59-66,pp. 71-92, pp. 131-136,
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5. Harry J Augensen and Wulff D. Heintz, 1994, Compendium of Practical
Astronomy Vol. 1, Instrumentation and Reduction Techniques, pp. 9-29
Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
6. Harry J Augensen and Wulff D. Heintz, 1994, Compendium of Practical
Astronomy Vol. 2, Earth and Solar System , pp.100-109, Springer-Verlag
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7. Harry J Augensen and Wulff D. Heintz, 1994, Compendium of Practical
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8. J B. Marion and Stephen T. Thornton, 1988, Classical Dynamics, 3rd Edition,
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14. Barkakati 著, 蔡明志譯 1991 , the waite group’s Turbo C bible 中譯本,
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15 A.P. Norton 著, 李元、李(王行) 譯, 1995, 星圖手冊中譯本, pp.4-12, pp.24-26, 明文書局, 台北市 。