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日食和月食都是奇怪的現象。它們是因為同樣的原因形成的嗎?

恐懼往往來自未知。在過去,在科學繁榮之前,壹些奇怪的天文現象經常會嚇壞很多人,比如日食和月食。今天我們知道這些都是正常的天象,但過去人們稱之為天狗食、天狗食,甚至認為是不祥之兆。

古時候民間流傳著壹個故事:壹個佛教弟子叫目連,對母親非常孝順,但是目連的母親卻是壹個暴力的人。有壹次,她為了捉弄寺裏的和尚,做了幾百個狗肉包子,卻謊稱是素包子,送到寺裏給和尚吃。結果玉帝知道了這件事,把她媽媽送進了地獄。木蓮救了母親,練了神通,被放入地獄。

這就是天狗食日和天狗食月的由來。民間遇到這些天象,往往會敲鑼打鼓,揮鞭驅趕天狗。但是,我們現在知道了,傳說終究是傳說,所謂的天狗其實並不存在。日食只是罕見的天文現象。

那麽什麽是月蝕呢?我們繼續往下看。

簡單來說,日食的主角是月亮。當月球在地球和太陽之間,三者形成壹條線,那麽月球會擋住太陽發出的光,我們在地球上會看到太陽逐漸被壹個圓形的影子擋住;月食的原理也差不多,只不過如果地球在月球和太陽之間,地球會擋住射到月球上的太陽光。

上面的解釋估計很多人都知道,但這個解釋只能算是壹個大概的理解。相信很多朋友都有過這樣的疑惑:

月球繞地球壹周需要27天,在此期間,月球會從太陽和地球之間經過壹次。為什麽日食不是每次都發生?同樣,月食也不是每個月都有?

這個問題很好。下面我們將詳細通俗地回答這個問題,並在過程中自然地分布到日食和月食的形成原理中。

眾所周知,月球繞地球壹周,轉壹圈需要27天。在這段時間裏,月亮會以不同的形式呈現在人類的眼前,大致有四種形狀:滿月、半月、月牙、虛無(夜空中看不到月亮)。

當然,剛才這四種形狀用的詞比較隨意(我估計大家平時都這麽叫),而且根據術語,我們可以把月亮的“面相”(月相)分為八個階段,分別是:新月(夜空中看不到月亮)、峨眉月、上弦月、漸增凸月、滿月、漸減凸月、下弦月、殘月,如下。

說到這,可能有朋友會質疑。按照平時的觀察,好像新月到滿月再到新月的時間不是妳說的27天吧?

沒錯,這些朋友的確很優秀,但這與月球繞地球壹周需要27天的事實並不沖突。其實這27天叫做壹個恒星月的時間(準確的說應該是27.3天,更準確的說可以寫在小數點後面,但不是必須的),這才是月亮真正的公轉周期。

妳說的是月相完整變化壹周,周期約29.5天,稱為“朔望月”。

我們把新月叫做新月,滿月叫做月亮,但是月亮和星月的差別不止兩天。原因是當月球繞著地球轉時,地球也繞著太陽轉。所以完成壹個恒星月球後,月球還需要再運行兩天才能完成月球。

引入新月的好處是日食和月食只會顯示月亮處於新月和滿月兩個階段。

也就是說,月球在太陽和地球之間,地球在太陽和月球之間,兩者在壹條直線上。但值得註意的是,三者的對齊只是壹個定性的說法。日食和月食的發生不需要嚴格對齊,只要在壹個角度之內。為什麽?

因為日食和月食是壹個很大的概念,還包括日全食、日偏食、日環食、月全食、月偏食和半影月食(沒有日環食,太陽、地球和月亮的大小和距離決定了日環食是不存在的)。

由於日食和月食的出現是建立在只要月亮在新月和月亮上,三者的位置關系大致在壹條線上的前提下。另壹方面,根據我們的實際觀測,日食和月食發生的頻率很低,並不是每年壹月都會發生,所以問題的關鍵在於三者的對齊。

在食季,我們現在知道了日食和月食的出現,不是每個新月和月亮都會有,需要滿足三者壹致的要求。

同時滿足第壹視和第三視的要求是非常嚴格的,主要是月球繞地球公轉的公轉平面與黃道平面不吻合(黃道平面是地球繞太陽公轉的公轉平面),但與黃道平面有5度左右的夾角。

所以,要想滿足月食的條件,關鍵是要看月球軌道平面與黃道的交線是否能與太陽和地球的連線大致重合,而這種大致重合的時期就叫食甚。可見月食真的不是妳想要的。

在這種情況下,我們可以考慮這樣壹個場景,月球以與黃道成壹定角度的軌道平面圍繞地球旋轉,同時地球圍繞太陽旋轉。理論上應該有兩次交線與太陽和地球連線重合的機會。因此,如果月亮恰好在新月和滿月(新月和滿月)這兩個時期,就會出現日食和月食。

可能有些朋友此時會產生壹種錯覺:就像壹年四季壹樣,春分、夏季至日、秋分、冬季至日對應的月份永遠是3月、6月、9月、12月(不考慮地球歲差)。美食季的出現也是每年固定的時間嗎?

事實並非如此。因為月球不僅受地球引力的影響,也受太陽引力的影響,雖然不像地球引力那樣具有控制性,但在這種微弱的影響下,月球軌道的方向是時刻變化的,所以月球軌道與黃道的交點和太陽與地球連線的重合不會在某壹段時間內有規律地出現。

兩次巧合的時間間隔約為346.6天,稱為壹個食年,比壹整年的365天少十天,所以食季的時間壹直在變化。

而且值得註意的是,日食年和新月的存在會導致日食和月食的循環,大約是19個日食年。此時,太陽、地球和月亮將處於同壹位置,日食和月食將如此繼續下去。

各種類型的月食到現在,相信大家都明白了月食的大條件,但是還有壹個小問題。日全食、日偏食、日環食、月全食、月偏食、半影食呢?

其實這個問題比之前解釋的要簡單很多。我們先來看看月食的類型。

月亮的食指是指太陽把地球的影子照在月球表面,然後月球表面的反射光進入人類的眼睛,月食有兩種,壹種叫月全食,壹種叫月偏食。

所謂月全食,就是月亮整體進入了地球的陰影。很明顯,月球自己的臉,因為太陽光的流失,人類是看不到的。但由於地球大氣層的存在,部分太陽光會折射到月球表面,光線在大氣傳播過程中會產生瑞利散射(晚霞就是這個原因)。

波長較短的光波的傳播方向會被改變,只留下長波的光照射在月球表面,而我們知道長波主要是指紅光,所以月全食時月球表面會被“染成”紅色。

至於月球的日偏食,就比較好理解了,就是月球整體沒有完全進入地球的陰影,以至於月球表面只有部分區域有陰影。這種情況也可以理解為月球與太陽、地球沒有完全對齊,這也是為什麽之前說對齊是定性的說法,應該叫大致對齊。

半影月食是月亮處於半影區而不是進入本影區,此時仍能看到整圈,只是比平時暗壹些。

和月食相比,月食稍微復雜壹點。因為月食是月亮遮住太陽的光,而月亮的大小比地球小,所以月食在地表的範圍比較小(月食半個世界的人都能看到)。

考慮到月末的距離,太陽和地球的距離,月亮的大小和太陽的大小,這兩者在我們的視野中占據的大小基本相同,所以當它們連成壹條線時,就會出現日全食的現象。日全食現象最能反映日食的表現範圍明顯小於月食,如下圖所示:

日全食出現在本影覆蓋的地表區域,某壹時刻地球表面可以看到日全食的區域直徑不會超過270公裏,半影覆蓋的其余區域會看到日偏食。考慮到地球自轉等因素,日全食的本影覆蓋區域會在幾分鐘內更新,所以妳站在地表觀察日全食最多六七分鐘,然後就變成日偏食了。

另壹種情況是,如果日食發生時月球離地球很遠,那麽本影就不會遮住地球表面,所以只能看到日環食。

從這個角度來說,所謂的天狗日食和天狗月食只是古代科學水平不足的產物。這些現象只是天體運行的必然結果,但不會像日出日落那樣每天都發生,是壹種美麗的天文現象。