在朔日(即農曆初一),月球運行到地球與太陽之間,發生月球掩蔽太陽的現象,這時就會出現日食。所謂"食"就是指一個天體被另一個天體或其黑影全部或部分掩遮的天文景象。我們把地球圍繞太陽公轉的軌道稱為黃道,把月球圍繞地球公轉的軌道稱為白道。黃道平面與白道平面不是相同的,它們之間平均有5°09′的夾角,並且隨時發生變化。所以只有在朔日,當月球運行到黃道和白道的升交點和降交點附近時,才會發生日食。日食分為全食、偏食、環食三種,並且只能在狹窄的地帶內看到。
在南北極地區只能看到日偏食,而要想在這裡看到日全食,需要等上大約1年半的時間。每年至少會發生兩次日食,最多不會超過五次,如果出現了五次,那麼一定都是日偏食。在我國,約4000年前就出現了關於日食的記載,《尚書》所載:「乃季秋月朔,辰弗集於房」,這是世界最早日食記錄。
由於地球軌道與月球軌道有一個5度的夾角,在特定的時間月球會運行至一個特別的位置,令太陽、月球及地球連成一線,這時月球剛好遮掩了太陽的光球,這樣便形成一次日食。
日食發生時,是在日出時從某一點開始,然後沿著日食帶在日沒時結束。從開始點到結束點大約繞地球半圈。一次日全食的過程可以包括以下五個時期:初虧、食既、食甚、生光、復圓。
下面,我們將為您介紹這五個時期的名詞解釋。
初虧 初虧是日食剛開始的時刻。由於月亮以自西向東的方向繞地球公轉,所以日食總是始於太陽圓面的西側邊緣。
食既 食既是日全食開始的時刻。從初虧開始,太陽光的強度與熱度顯著下降,這時已經進入偏食階段,在月面的東邊緣與日面的東邊緣相內切之時,謂之食既。
食甚 食甚是太陽被月亮遮去最多的時刻。食既以後,月輪繼續東移,當月輪中心和日面中心相距最近時,謂之食甚。
生光 生光是日全食結束的時刻。食甚以後,月亮繼續往東移動,當月面的西邊緣和日面的西邊緣相內切的瞬間就是生光。
復圓 生光之後,月面移離日面,太陽被遮蔽的部分開始逐漸減少,月面的西邊緣與日面的東邊緣相切的剎那稱為復圓。
食帶 當月球繞地球轉動時,月影會在地面上自西向東掃過一段比較長的地帶,在這些地方可以看見日食。所以這條狹長的地帶叫做「日食帶」。帶內發生日全食的,稱為全食帶;帶內發生日環食的,稱為環食帶。
沙羅周期 日月食的周期。這種周期由古巴比倫人發現,由於巴比倫文中「沙羅」(Saros)的原意為「恢復」、「重複」,所以將其命名為沙羅周期。每次交食後經過658,532天(或18年11天,期間如有5個閏年,便是18年10天),太陽、月球和白道與黃道的交點差不多又回到原來的相對位置,前一周期內的日月食重新出現。1沙羅周期內平均有71次交食,包括43次日食和28次月食。
貝利珠
貝利珠也被稱作「倍裡珠」,是日食時出現的一種亮點現象。在日全食的過程中,當月球即將全部遮沒太陽的瞬間,從黑暗的月球邊緣會突然出現一個或數個發光亮點,形似一串 「珍珠」,這就是貝利珠,但貝利珠的持續時間短暫,只要月球繼續移動一下,便立即消逝。其產生原因是由於月球表面不光滑,球面上山巒起伏、崎嶇不平,當月球即將把太陽全部遮沒或者月球即將離開太陽的瞬間,月球邊緣總有一個或數個山谷和凹地成為其缺口,太陽光便穿過這些小缺口射向地球,因此便形成一個或一串發光的亮點。因為這種亮點像一串珍珠,同時為了紀念英國天文學家貝利(Francis Baily, 1774—1844)為解釋這種現象作出的貢獻,故將這種奇景稱為「貝利珠」。日環食過程中也會發生這一現象。
色球
色球亦稱「色球層」。太陽大氣的中層,大約延伸至2 100千米高度,溫度從幾千開上升到幾萬開,密度則下降很多。這一層物質主要由氫、氦、鈣等原子和離子組成,為充滿磁場的等離子體層,結構很不均勻,並有多角形的色球網絡結構,時常會噴出針狀物。低溫耀斑也在這一層出現。平常用單色光可觀測到,日全食時通過觀測器用肉眼也可看見這個玫瑰紅色的氣層。
日珥
日珥是日食發生時太陽邊緣的明亮突出物。具有如籬笆、樹叢、雲彩、圓環等多種形狀。投影在日面上時呈現為暗條狀。在日全食時,利用色球望遠鏡或分光鏡等進行單色光觀測才能夠觀測到。人們根據運動和形態特徵,將日珥分為寧靜日珥和活動日珥,前者的壽命可長達幾個月,其磁場強度約為10×10-4特;後者則只有幾分鐘至十幾小時,磁場強度為幾十到100×10-4特。日珥(暗條)總是出現在相反極性的大尺度磁場的交界線附近,其出現次數與太陽活動強弱有關,周期約11年。
食甚 相比較偏食而言,食甚是太陽被月球掩蔽最多或月球被地影掩蔽最多的時刻。而較全食而言,食甚是太陽被月球全部掩蔽或月球完全進入地影,日面中心與月面中心或月面中心與地影中心相距最近的時刻。
食限 食限指使日食、月食發生而日、地、月三者相對位置所必須滿足的一定的界限。在朔日,月球中心在太陽上的投影點離白道與黃道的交點使日食成為可能的角距極限稱為「日食限」。角距在15°21′(下限)以內必發生日食,而18°31′(上限)以外不會出現日食。在望日,地影中心在太陽上的投影點離白道與黃道的交點使月食成為可能的角距極限稱為「月食限」,其上限為12°15′,下限為9°30′。食限在上下限之間時可能會發生偏食。
食相 食相是指當日食時,月面與日面(月食時的地影與月面)相切和掩蔽的現象或時刻。對於食相來說,全食時有初虧、食既、食甚、生光和復圓五相;偏食時有初虧、食甚和復圓三相。
食分 食分是表示日、月被食程度的量。也就是說,在日食時,以太陽角直徑為單位計算被食的部分,就是食分。比如食分為0.5,即為太陽角直徑被月球遮去一半。月食時,以月球角直徑為單位計算食分。
食季 食季是日月食發生的一種周期。只有當太陽和月亮必須同時處於黃道與白道的兩個交點附近某一範圍之內,這時才能發生日食和月食(兩者在同一交點附近時發生日食,而在不同交點附近時發生月食)。由於月球在白道上由一個交點運行到另一交點需時約13.6天,太陽在黃道上作同樣的運行則需約173.3天(半個交點年或食年),所以每隔半個食年日食和月食會再次發生;此即新的食季來臨。
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