日食和月食只是地球、太陽、月亮三體利用光影演出的一出視覺大餐

2020-12-06 時空通訊

日食和月食之自古以來人類最關注的一個天文現象,這個現象早就被現代科學所破解。但是迄今為止,還有一些人對這個很平常的天體運行鬧不明白,時空通訊就來科普一下。

其實日食和月食就是太陽、地球、月球這三個球玩的一出捉迷藏遊戲,是通過相互的光影遮蓋上演給人類的一出出視覺大餐。

眾所周知,地球圍繞著太陽公轉,一年是365.25天左右。而月亮是圍繞著地球公轉,公轉周期有恆星月和朔望月之分。

恆星月是指月亮與恆星位置角度的變化周期,比如面向太陽一面那一個點經過一個周期又回到了那個點的位置,就是一個恆星月,周期為27.32天。朔望月,又稱「太陰月」,是月球繞地球公轉相對於太陽的平均周期,也是月相盈虧的平均周期,這個周期為29.55天。日食和月食的發生,是與朔望月的運行規律相吻合的。

地球、月球、太陽這三個天體是形成日食和月食的主體,是這三個星體運行過程中的一種特殊天象。月球的陰影擋住了太陽,地球上的人類就看到了日食。全部擋住了太陽,就是日全食,部分擋住了太陽就是日偏食,月亮的影子比太陽小擋不完全,就是日環食。

日食形成的條件是地球、月亮、太陽三個天體在一條直線上,因此這個時候應該是看不見月亮的日子,也就是朔月,農曆初一。因為只有這一天月亮完全是背面向著太陽,夾著太陽與地球的正中間,正面完全沒有亮光,我們就無法看到月亮,月亮的影子遮蓋住了太陽,我們就看到了日食。

那為什麼有日偏食和日環食、日全食呢?

我們地球月球和太陽之間關係是一個很奇妙巧合關係,月球距離地球平均38.5萬公裡,地球距離太陽1.5億公裡。太陽比月球直徑大約400倍,距離也比月球遠約400倍,這樣看起來月亮就和太陽差不多大,就可以完全遮蓋太陽,出現日全食。

月球圍繞著地球公轉的軌道面(白道面),與地球圍繞著太陽公轉的黃道面是不重合的,有一個5.9度的夾角;而且月球公轉軌道不是正圓形,是個橢圓形,有遠地點和近地點,遠地點時為40.55公裡,近地點為36.33公裡。

由於這兩個原因,就使得月球運行到太陽和地球的中間時,並不一定就在黃白道的相交處,也就是這條直線的正中間,因此日食就不會每個月都發生,也不會每次發生都是日全食。而且月球運行到遠地點時,地球上的人類看到的月球就比太陽小了一些,就不能完全遮蓋住太陽,就會看到日環食。

在地球上不同的區域和角度,看到的日食現象也不一樣。太陽光被月球遮擋形成的影子在地球上可以分為本影、偽本影(月球在遠地點時才形成)、半影,我們在地球不同的地點處於本影區時,就會看到日全食;在偽本影區域,就可以看到日環食;在半影區域就只能看到日偏食。

月食的發生也是這個道理,但遮擋月球的是地球的本影,這時候地球夾在太陽和月亮的中間。

月食發生總是在望月,一般在農曆15日,但由於農曆並不是嚴格按照朔望月周期定的日期,望月就並不完全發生在15,有時候會在16日,所謂「十五的月亮十六圓」就是這種現象。

但不管怎樣,月食一定是發生在月亮最圓的時候,因為只有這個時候月亮正好在地球與太陽的一條直線上,黃白道交叉,太陽才能照射到月亮完整的正面,然後被地球的影子漸漸遮蓋。

地球的本影比月球大2.5倍,因此就不會出現月環食現象,只有月全食和月偏食。月全食和月偏食發生的機理也是由於白道面和黃道面的差異,導致地月運行軌道變化所致。

日食和月食是一種很自然的現象,在其他的行星上,比如木星與其衛星之間,也會常有這種現象發生,只不過沒有我們地月日關係這麼巧合而已,基於木星與其衛星體積懸殊太大,因此在木星上日全食是看不到的,衛星的全食應該是常態。

古代,人類對這些天文現象不了解,就產生了很多恐懼心理和災變傳說。

現代科學已經能夠精確的計算出今後千百年的日月食準確時間。比如今年12月26日,將發生日環食,中國全國只可見到日偏食,說明中國都在半影區;此後發生多次日環食,一直到2034年3月20日,才會發生日全食,我國部分地區可見全食,西部可見偏食。

今年7月17日將發生月偏食,2021年5月26日將發生月全食等等。

在這樣的時代,還有一些人對這些現象感到神秘,比如本題還在問「哪個天體遮住了太陽」的幼稚問題,甚至還有人恐懼擔憂,並且由此生發出一些末日謠言,實在是可笑之極,悲哀可憐。

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