經過一年多一百多次與太陽跟雲的的追逐與奮鬥之後，我終於分別完成早上與下午的台北日行跡作品了！2021年台北上空的日行跡已經在2022年6月21日夏至刊登於APOD，連結如下：https://apod.nasa.gov/apod/ap220621.html
l 日行跡簡介
如果每天在同一個地點同一個時間記錄太陽，你會發現太陽的位置一直在變化。一年後把所有的太陽放在同一張照片或者依序做成動畫，你會看見它在天空中畫出一個大大的8字就跟物理定律告訴我們的一模一樣，這真的令人非常的興奮與感動！這個太陽在一年裡的軌跡稱為日行跡 (Sun Analemma) 或直接叫做太陽8字。
地球上看到的日行跡基本上就像是一個8字，上面小圈下面大圈，而8字在天空中傾斜的程度則跟觀察者所在位置的緯度以及記錄的時間有關。之所以會形成這樣的8字形狀，跟地球公轉軌道的離心率、自轉軸的傾角以及至點(冬至及夏至)連線和拱線(近日點和遠日點連線)交角有關。如果行星的軌道是圓型軌道且自轉軸無傾角，太陽每天同一時間總是位於同一地點，因此日行跡將會是一個點。如果行星是圓型軌道但自轉軸有傾斜角，其日行跡就是阿拉伯數字8的形狀，但上下兩個圈大小相同。如果行星軌道為橢圓型但轉軸無傾角，其日行跡則是一條東西向直線。而地球軌道為橢圓，自轉軸傾斜23.5度，因此日行跡就是如上所述的上面小圈下面大圈的8字形狀。
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| 圖一 下午4點30分的台北日行跡秋分版 |
台北日行跡秋分版作品已被EPOD選用，作為2021年12月10日的每日地球科學圖片，網址為
https://epod.usra.edu/blog/2021/12/analemma-observed-in-taipei-taiwan.html，EPOD作品刊登時會同時放上作品拍攝位置的地圖，因此台北日行跡作品也是讓世界看見台北的一種方式。另外世界知名地科網站EarthSky 也在一篇討論秋分的文章” Equinox sun is over Earth’s equator on September 22”中引用台北日行跡秋分版的照片及介紹。台北日行跡秋分版的動畫連結如下： https://youtu.be/pV8AFvhQDj8。
l 上午與下午日行跡比較
2021年底我又分別完成早上7:30及下午4:30的台北日行跡2021年版如圖二。圖二(a)是上午的日行跡，地景是台北東南方的山脈，圖二(b)是下午的日行跡，地景與秋分版一樣是包含101大樓的台北市區，圖中並在每個太陽上標示拍攝日期，如此可更清楚地知道太陽的運行方式。由圖二可看出早上和下午的日行跡一樣都是8字形狀，上面小圈下面大圈，但8字傾斜的方向不同。台北位於北半球，由圖中標示的日期可看出早上日行跡的最左上角是夏至，冬至在最右下角；而下午日行跡的夏至在最右上角，冬至在最左下角；春分與秋分在8字的中間，但並不是8字的交叉點。
台北日行跡2021年版作品已被台北星空” 美星映象館”選用，刊登於2022年3月號第106期。2021年版動畫連結如下：
https://youtu.be/59MW1aqO7L4 。
圖二(a) 台北日行跡2021年版-上午7:30 
圖二(b) 台北日行跡2021年版-下午4:30
l 日行跡與緯度的關係
日行跡8字傾斜的程度主要與拍攝地點的緯度有關，圖三是用Stellarium軟體模擬不同緯度下午4:30的日行跡。圖中可看出緯度影響了8字的傾斜程度，緯度太高時冬天因為永夜的關係，太陽8字下方的大圈會部分消失。
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| 圖三 不同緯度下午4:30的日行跡 |
l 日行跡的拍攝與心得
台北日行跡到底是怎麼拍出來的？以下午日行跡為例，簡單說來便是在台北東方的虎山觀景台固定視野，選擇一年中有太陽的日子及適當的天數間隔，並於下午4:30:00準時拍攝，拍攝時加上太陽濾鏡，因此每次拍攝都只有太陽影像，把一年中所拍得的所有太陽影像以Startrails疊合成只有太陽的日行跡，最後再與同一地點相同視野拍攝的地景圖像合成，就得到一張有地景的一年日行跡圖片。整個過程不需要高貴的拍攝器材、高深的技術及強大的後製能力，只要稍具攝影能力便可以達成，聽起來並不是太困難的工作，但因為牽涉到一整年的長期拍攝，變因太多，需要極大的耐心與毅力，我花了很多年才鼓起勇氣開始拍攝，實際做的時候又出現了很多問題必須克服，最後花了三年多才終於完成。本篇文章主要提供幾年來的拍攝經驗，讓想拍日行跡的朋友可以直接上手不必再嘗試錯誤，也讓大家知道有些事的確是知易行難，但也有知難行易的情況，有興趣，做就對了。
l 緣起
我從來不曾想過自己可以拍出日行跡，因為一想到拍攝過程就覺得困難重重，而且時程長達一年，變因實在太多。因為家裡東方及東南方沒有遮擋，常常拍攝日出的關係，發現日出位置變化比想像中的還大，於是2012年到2013年我先拍出太陽日出位置的變化。但當時就只是拍攝太陽從山頭升起的位置，當時沒有固定地景也沒有固定焦段，甚至到了夏天太陽偏北時還必須跑到樓頂改變拍攝位置，最後只是利用山頭形狀對齊及裁切，作成如圖四的一年日出位置變化圖。現在看來，真的是很粗糙的拍攝與後製。
圖四 一年日出位置的變化
由圖四可看出，台北的雨對要記錄太陽而言，真的是超大的挑戰。2015年退休後時間比較充裕，2017年底的冬至，我開始台北太陽8字的拍攝，剛開始什麼都不知道也沒任何規劃就直接拍了。一路上一直遇見各種問題，於是一直學習與修正，這拍攝過程實在太符合108課綱-探究與實作的精神了！經過3到4個月的不斷修正之後，整個拍攝過程才比較明確穩定，沒想到此時華東台商子女學校請我到上海教書，我也決定到異鄉闖蕩一番，太陽8字的拍攝只能暫時擱置，當時笑稱初次拍攝的太陽8字"只有一撇”，如圖五。
圖五 初次拍攝日行跡-2018年8字只有一撇
決定要去上海教書的時候，覺得拍攝工作半途而廢，浪費了大半年的時間甚是可惜，現在想來當時的拍攝其實奠定了整個拍攝的基礎，使得2020年再度拍攝時不用重新摸索。而且在上海教書的兩年認識了不少同好，增加了許多見聞與能力，像是出國進修了一番。2020年4月20日跟同好聊天時，提到自己曾拍了一半的太陽8字，他們都說”好牛！”，我就豪氣萬千地跟他們說，等回台北要把它完成，而且要拍個台北101地標版！當時疫情正嚴重，覺得回家的路迢迢，完成拍攝更是天方夜譚，但人一旦有了執念，似乎就只剩下走下去的一條路了。
l 重起爐灶
回到台北後，新的拍攝計畫-台北101地標版的日行跡要去哪裡拍攝呢？其實並沒有任何想法。還好我先生在我不在台北的期間四處趴趴走拍照，發現了位於台北東方的虎山觀景台不只容易抵達，視野包括了101大樓的整個台北市區，但主要是必須判斷方位是否正確？因為這裡不像在家裡一樣非常熟悉太陽的位置，作了一些查探與準備之後，發現這個拍攝點下午4點30分的太陽位置都在視野裡，而且地標101大樓也很漂亮的入鏡，於是在2020年天氣晴朗的秋分開始了台北下午4點30分的日行跡拍攝工作。拍攝三個月後到了2020年底，才想到是不是該同時把早上日行跡也完成，可以做個比較，於是決定繼續完成2018年在家裡拍攝的早上日行跡，只是為了與下午對稱，拍攝時間從7點改為7點30分，也就是一切重來。沒想到一直等到2021年1月14日早上才見到台北的太陽，正式開始早晚與太陽、雲層的追逐與奮鬥，整整一年。
l 地景及拍攝時間的選擇
地球上日行跡的8字形狀其實蠻固定的，但8字會隨著拍攝地點及時間有不同傾斜程度的變化，所以選擇有明顯地標的地景，讓人家一看就知道拍攝地點是非常重要的。確定要拍攝時，盡量選擇一個一年中都容易抵達並可以拍攝到明顯地標的地方。如果是拍早上，則東南到東北的天空必須乾淨，當然如果是要拍下午，就是西南到西北的天空必須沒有阻擋，而愈接近中午太陽仰角會愈高，地景比例會愈少也會愈難選擇。所以若希望有明顯的地標入鏡，一般都會選擇早上早一點或下午晚一點，但還要考慮冬天太陽較晚升起又較早落下，如果地平線上沒有任何阻擋，台北可以選擇早上7點或下午5點，但為了保險起見，我選擇的是早上7點30分和下午4點30分兩個時間分別拍攝早上和下午的日行跡。這兩個時間，冬至時太陽很接近地平線，整個畫面包含地景的構圖會很不錯。當然如果選擇中午前後拍攝也可以，但難度會大大增加，先以地景來講，因為中午太陽仰角很高，要再加上地景拍攝真的很不容易，而且中午前後太陽很亮，當在對齊地景時，相機螢幕常因為太亮不容易看清楚。前輩周銀王老師拍攝的台南安平古堡日行跡便是選擇中午1點拍攝，我非常的敬仰與佩服，也當作是自己未來努力的目標。圖六是早上7:00(未拍完)與7:30日行跡的比較，相機焦段是24mm，在選擇拍攝時間時可供構圖參考。
圖六 7:00與7:30日行跡比較
下午日行跡的地景選擇是希望拍出台北地標版，因此每次騎半個小時的車再爬5分鐘階梯到虎山觀景台，優點是可以精準拍到地標101大樓，缺點就是不能想拍就拍，有時興沖沖跑過去，才發現都是雲，後來也發現有時候在台北南區的家裡都是雲就不出門，但最後發現位於台北東區的虎山卻好像有太陽，因此錯過拍攝徒留懊惱！之後才知道附近有”象山看台北”的即時影像可以用來參考，台灣現在四處有很多的即時影像是很好的資源。
至於早上的日行跡主要是想跟下午做比較，不強調地標，所以直接在家裡樓頂拍攝，地景就是台北東南方的山脈。優點是只要天氣晴朗隨時可以拍攝，缺點是我家在台北南區，位於東北季風範圍內，是台北天氣最不好的地方，冬季想要固定時間看到太陽真的是豪賭！另外一個缺點便是以山頭當作參考地景，台北春冬霧霾嚴重，但我根本沒想過霧霾會嚴重到有時候看得到太陽卻看不到山頭的情況，為太陽的拍攝又增添了困難度。
l 模擬
因為拍攝時間長達一年，太陽位置變化很大，拍攝之前強烈建議先用軟體模擬。先用Stellarium模擬相機焦段可以拍攝到的視野，再利用其”天文數值計算視窗”內的”星曆表”可以模擬整年不同時間及各種間距的日行跡當作拍攝計畫的重要參考。圖七是模擬全片幅24mm鏡頭的視野及日行跡的位置，春分與秋分的太陽剛好在8字中間，所以如果在春分或秋分前後開拍最好了，太陽直接置中，用24mm焦段就可以確定一年都拍得到太陽了。
圖七 用Stellarium模擬相機視野及日行跡
因為各種不可抗拒的誤差，每次拍攝結束，我都會將拍攝的太陽照片與模擬圖做對照，如圖八。看著太陽一顆一顆精準地落在模擬的位置上，學物理的我明知這是必然的結果，但心中總還是悸動不已！
圖八 將實際拍攝的太陽照片與模擬圖做比對
l 器材拍攝清單
圖九是我每次拍攝時的配備清單，腳架、單眼相機跟快門線當然是基本配備，其他配備是經驗累積的結果。太陽濾鏡與濾鏡支架是完成太陽8字拍攝的大功臣！帽子則是查看螢幕調整相機位置時擋住大太陽光的重要配備。預備電池則是每個攝影人的最痛，要拍攝時才發現沒電會讓人抓狂！手機主要是提供精準到秒的時間，可以下載適當的時間app使用。另外隨著季節偶而也需要防蚊液、扇子、袖套等防蟲防曬物品。
圖九 器材拍攝清單
l 固定地景視野
整個太陽的拍攝最困難的就是視野與地景的固定了！這也是拍攝太陽位置偏差的主要原因，如果可以利用固定監控的相機來做拍攝是最好的。我因為選擇地景的關係，相機也不可能整年固定在同一個地方拍攝，因此每次拍攝時都要將腳架盡量安置在相同位置，並透過螢幕調整相同的鏡頭視野。因此拍攝一開始的重要預備工作就是在地景中找到至少兩個點或線與相機螢幕格線對齊如圖十，加上螢幕的水平線，基本上可以有95%以上的準確度。
圖十 利用相機水平線及格線對齊地景
l 太陽及地景拍攝
2018年拍攝太陽8字時，根本沒想到要加濾鏡拍攝，當時只是想每次都用最低曝光量降低太陽亮度。因為是在冬至開始拍攝，一開始太陽亮度還勉強可以壓到很低，但隨著太陽北移，到了3月時即使相機參數設定最低曝光，太陽仍然太亮，於是我才想到應該加濾鏡拍攝，而且這樣每次天空其他位置即使有雲也沒有關係，在多雲的台北大大提高了太陽拍攝的成功度！
隨著太陽愈來愈亮，每次面對太陽看著螢幕調整相機位置時，螢幕總是太亮很難看清楚用來對齊格線的地景參考物。於是我剪裁適當大小的太陽濾鏡貼在厚紙板上，讓它可以在濾鏡支架上滑動，拍攝開始對齊地景時，如圖十一(a)先將濾鏡移到可以遮住太陽的位置，但仍可看到當作參考物的地景，此時如圖十一(b)螢幕上沒有太陽清晰許多，此時要將地景參考物與格線對齊便容易多了。地景對齊確認後，就移動濾鏡使其整個蓋住鏡頭，等時間到要拍攝時，只要曝光正確就會拍到只有太陽影像的照片。
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| 圖十一(a) 設計移動濾鏡遮住太陽 |
太陽拍攝結束後移開濾鏡，拍攝數張當天的地景，並跟第一次拍攝的地景比對以確認地景是否偏移。如果偏差太大，當天拍攝只能放棄。圖十二(a)中兩張地景比對之後幾乎沒有偏差，但圖(b)就有一些偏差，如果之後幾天天氣許可有再拍到太陽，那這次地景有偏差的太陽照片就會被捨棄不用，但如果天氣太差一直拍不到太陽，就只能勉強用了。
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| 圖十二(a) 兩張地景比對幾乎沒有偏差 |
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| 圖十二(b) 兩張地景比對有一些偏差 |
太陽影像的拍攝失敗通常都是地景因故沒有對齊，但也發生過一些低級的拍攝失誤，例如踢到腳架、焦段錯誤、忘了對焦、忘了對時，又曾經把自動對焦打開，結果過程中相機就一直在對焦，最後什麼都沒拍到，也曾經打開防震導致拍攝的太陽都有小位移！有一次甚至是相機的照片畫質設定被改變，導致無法與其他太陽照片疊合的慘案，一年多裡各種可能發生的拍攝失誤似乎都發生了，所以每次拍攝結束的太陽影像確認非常重要。
圖一台北日行跡秋分版的每一顆太陽都有加濾鏡拍攝，地景則是選擇某一個晴朗的日子，在日落後天空仍亮時拍攝。而圖二的台北日行跡2021年版有一個特別之處，就是不管早晚都有一顆太陽沒有加濾鏡，這是我後來考慮到地景最好也是相同時間拍攝，所以便選擇某一個晴朗無雲的日子，不加濾鏡同時拍攝太陽與地景，如此整張日行跡的照片連同太陽與地景都是在相同時間拍攝，我個人覺得更加恰當，提供大家參考。
l 太陽影像選擇
圖十三是拍到的各種太陽影像，圖(a)是最標準的影像，整個天空被太陽濾鏡濾掉，只有一個乾乾淨淨的小白點-太陽。但台北雲實在太多，太陽常常被薄雲遮住，但只要能拍到太陽圓盤的形狀如圖(b)便勉強可以使用，主要是因為有時長達二十幾天都拍不到太陽，這時候一些品質不好甚至如圖(c)只有半顆太陽的影像也只好取用，因為它至少明確顯示太陽的位置。這些勉強甚至半顆的影像若真的必須使用，會用修圖軟體將背景亮度壓低，盡量只剩下太陽。至於像圖(d)太陽完全被雲擋住只透射出一片強亮光，無法明確顯示太陽位置，就完全無法使用。
圖十三 太陽影像
l 日行跡的合成與動畫製作
拍攝結束後，將一年中所有拍攝到的太陽影像用Startrails疊圖合成，便會合成一張黑底的太陽8字，再將其與同一位置視野拍攝的地景圖合成，便成為我們看到的日行跡照片了。為了讓大家更清楚太陽位置隨著時間的變化，我也製作了有標示日期的日行跡圖片，可以用來探討其科學意義。
同時我還製作了日行跡的動畫，把一年的時光濃縮在一、兩分鐘內，讓太陽一顆一顆依序出現，最後太陽就像一個最古老的時鐘一般準時地在天空中畫出一個大大的8字，大自然的法則是如此的一成不變卻優美無比。
l 後語
今年年初台北幾乎連日陰雨，甚至有新聞報導1月28日到2月10日台北總日照時數只有3.7小時！這時後只能感恩2021年的太陽了！想到去年拍攝太陽時，不時的長嗟短嘆，偶而抱怨太陽不給臉，但2022年到2月底為止，台北看到太陽的"時數"(不是天數)屈指可數，而我選擇的拍攝時間早上7點30分和下午4點30分更是幾乎不曾見過日頭......，如今看來真是令人餘悸猶存，不敢再有任何哀怨！
套一句流行話"你若認真，你就輸了"，認真面對台北的太陽，真的與天借膽，現在想來只剩下心悸與感恩。記得去年跟台北市天文協會的同好分享這一年的心路歷程時笑說： "一年裡同一個地方、同一個時間拍攝太陽，最後會怎樣呢？這一段旅程真的像是”哲學家養成”！一年多的拍攝過程中，各種”莫非定律”，各種”秘密-夢想的力量”，各種”雲裡尋她千百度 驀然回首 那日卻在？”，各種”拍了個寂寞”，各種”愈是強求 愈是落空”，各種"千金難買早知道"，箇中甘苦與滋味非親身經歷實難體會。每次拍攝時我都會請我先生幫我做個側拍記錄，最後製成影片作為一年多的拍攝日誌，影片連結如下：https://youtu.be/o4zdrohi_30 。
最後還是要謝謝家人的體貼，讓我一年來心無罣礙，想追日相機腳架背了就跑，一切自在並不是理所當然的，感恩。
l 日行跡參考資料
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知乎：太阳为什么会跳「8字舞」？https://zhuanlan.zhihu.com/p/27683133
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Matthew Chin：為何我們看到8字的日行跡？https://www.facebook.com/notes/10158695592204659/
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為什麼這張同一地點同一時間每天拍攝太陽合成的圖的交匯點不是春秋分，那是什麼日子，太陽運動的方向是什麼？https://www.getit01.com/p2017112719599/
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牧夫天文：太陽為什麼會在天上慢慢跳「八字舞」https://read01.com/zh-tw/2DeEdL.html#.YWYpmtpBzyG
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太陽視運動軌跡模擬器
http://edson.tw/earth/sunrise/sunrisetw.html
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維基百科：日行跡https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%97%A5%E8%A1%8C%E8%B7%A1
