月球一個月繞地球轉一周,為什麼不是一個月發生一次日食?

在我們一生中看到日食的機會確實不多，如果是日全食，我們能看到一次日全食的機會大概也要等410年。

如此珍貴的機會，難道我們就願意只當一個吃瓜群眾？我們真的了解日食嗎？

如果問為什麼會有日食這現象？90%的人都能回答：是因為月亮擋住了太陽！

再問，月亮每月繞地球轉一周，那為什麼不是每月看到一次日食？這時恐怕有90%的人回答不上來，不信你試試？

剛過去的20世紀，100年間發生的日食次數只有228次，而21世紀地球人將會有224次看到日食的機會。

這是什麼回事？我們先來回答上面第二個問題。

為什麼不是每個月看到一次日食？這是因為地球繞太陽公轉和月球繞地球公轉的軌道不在一個平面上。它們之間的平均夾角為5.14°。我們來看下示意圖：

地球、月球的公轉軌道與日食

從圖中可以看出，只有月球落在太陽與地球之間，並且落在與地球公轉軌道同一平面的附近時，才有可能出現日食。

整個月球繞地球公轉軌道是一個橢圓，它一年裡與地球繞太陽公轉軌道平面的交點只有兩個（地球一年繞太陽公轉一周）。

月球從南向北穿越地球公轉軌道平面叫升交點，從北向南穿越地球公轉軌道平面叫降交點。兩個點的連線叫交點線。

一年有兩次交點，那一年就應該有兩次日食咯。這樣算下來，一個世紀按一百年算的話應該有200次日食對吧？

可是上面的兩個世紀出現的日食次數分別是248次和228次，多出來的是啥回事？

這裡暗藏著一個玄機。月球繞地球公轉的軌道並不是固定不變的，在受到太陽引力攝動的影響下，月球公轉軌道平面不斷的改變著方位，導致交點線在移動，交點移動的方向與地球公轉的方向相反。

這個交點緩慢移動的現象叫交點退行，每年移動19°21′，每18.6年完成一個周期。

如果沒有交點退行現象，那麼每年就在固定的日期有兩次交點，這樣日食將有規律的在固定日期出現，日食也就失去了它的神秘性。

因為這個交點退行，使得日食變得撲朔迷離起來。因為交點線離開太陽方向後，無需經過半年，就會由於自己的轉動而提前與太陽方向再次重合。

通過計算得出，兩次這樣的交點線重合的間隔是346.6天，這個稱為交點年或食年。而「食年」的長度（346.6天）只有「年」（365.24天）的95% 左右，所以每個世紀的日食就變為210次而不是200次。

210次比200次又進了一步，但離實際次數還差一點點。

這裡還暗藏著另外一個玄機。這個玄機就在於，月球落在地球和太陽之間，並且又恰好在兩個交點之一的附近時會出現日食。這裡說的是「附近」，而不必是正好在交點。

因為地球比月球大得多，所以月球的投影落到地球上，就像用一個大筐裝一個小球一樣，球哪怕扔歪一點，也照樣能兜到。

月球偏離交點只要不是很大，它的投影還會落到地球上，在地球上還會看到日食的現象。

天文學家們經過計算得知，這個偏離的角度在15.35°以內就能確保看到日食，如果在9.92°之內，則不僅能看到日食還能確保看到日全食。

日全食

而當偏離在15.35°～18.52°之間，還有可能看到日食。這個得看月球離地球的遠近決定。

由於這個偏離的範圍可以在交點的兩側，所以這個偏離的最大範圍就是18.52的兩倍，也就是37°左右。

這個允許偏離的最大範圍所對應的時段稱為食季。

在地球繞太陽的公轉中，走過這樣一個角度範圍所需的時間約為37天，這就是食季的長度。

由於食季的長度比一個月的時間長，而月球一個月繞地球公轉一周，所以在一個食季中有可能有兩次日食的機會。

這個可能性就在一個世紀內多出了一些日食次數，這個可能性是不確定的，導致每個世紀出現日食的次數也有就所不同了。

日食的罕見和它的神秘性，在古代被看成是神的顯靈。各種關於日食的傳說也層出無窮……

小時候都是聽大人說日食是因為太陽被天狗食掉了。因為日食時有不祥的事發生，所以會敲鑼打鼓去驅趕天狗。

自古以來，人們一直都在對日食進行觀測，我們對日食心存好奇，更對日食充滿擔憂。

據說在4 000年前的中國古代，有一位叫姒中康的君王還處死了宮中兩名未能預測日食的天文學家。

在2500年前的古巴比倫時期，人們通過觀測發現每隔2585天就會出現一次一模一樣的日食。這個周期也稱作沙羅周期。

如今天文學家們已經更詳細的掌握了日食周期的規律。沙羅周期，其實是在太陽、地球和月球這一系統中，6 585天是食年、朔望月和近點月的共同倍數這一巧合。

意味著每隔6 585天，與日食有關的太陽、地球和月球的各種位置參數都幾乎恰好彼此相同，由此導致的結果是出現兩次幾乎一模一樣的日食。

在沙羅周期中，2009年7月22日，經過中國長江流域的一次日全食，日食的全食時間長達6分33秒，堪稱「最壯觀日食」。

當前天文條件下，日全食持續的時間理論上限是7分31秒。

通過沙羅周期，我們可以當一回天文學家預測，2027年8月2日，也一定還會發生一次持續時間很長的日全食。

在對日食的觀測中，我們還發現日食的形態還有不同的種類：如日全食、日環食、日偏食和日全環食。

這些日食的不同形態是如何形成的？我們再來說說。

我們知道月球比太陽小很多，可是我們看到的月亮感覺和太陽卻一樣的大。這是因為太陽和月球之間存在著一個美妙的巧合。

這個巧合是月球的面積是太陽的1/4倍，而月球離地球的距離剛好也是地球離太陽的1/4倍，所以我們從地球上看月球就感覺和太陽一樣大。

我們觀測一個物體時，它離我們遠近不同，看到這個物體的大小也不同，越近會看起來就越大。

這個被觀測的物體在垂直觀測者視線方向中心的平面上產生的透視投影的直徑，稱作角直徑。

角直徑示意圖

當日食時，月球本影掃過的地方我們觀測月球的角直徑大於太陽就是日全食，而本影的延長線即束後本影掃過的地方角直徑小於太陽就是日環食。

日食示意圖

月球本影和束後本影沒有觸及，只有半影掃過的地方，我們看到的日食就是日偏食。

日偏食

日全環食這種現象就比較特殊了。出現這種日全環食的原因是，地球的表面是弧形的，所以造成在同一個日食帶上的人看到月球的角直徑不同。

地球表面上，某個區域離月球較近，所以看到的月球較大，從而形成日全食；而在另外的某些區域，離月球稍遠，使得看到的月球略小，從而形成日環食。

這種同時具有全食和環食的日食現象就稱作日全環食。

日環食

關於日食我們就說這麼多，如果你耐心看到這裡，下次看日食時就會有不同的感受。