淺談日食和月食的相關(guān)問題

【關(guān)鍵詞】日食；月食

日食和月食是自然界的一種天文現(xiàn)象。在平時(shí)的生活中，我們不免產(chǎn)生這樣的疑問，為什么會發(fā)生日食和月食現(xiàn)象呢？它們的發(fā)生發(fā)展有什么樣的規(guī)律嗎？

1 日月食的成因

地球繞太陽公轉(zhuǎn)，月球繞地球轉(zhuǎn)動。太陽、地球和月球三者的位置關(guān)系，每時(shí)每刻都是在變化著的。當(dāng)我們看到太陽和月亮在地球的同一方向時(shí)，也就是太陽黃經(jīng)與月球黃經(jīng)相等時(shí)，三者的這種位置關(guān)系叫做“朔”；當(dāng)太陽和月球在地球的相反方向時(shí)，也就是太陽黃經(jīng)和月球黃經(jīng)相差180°時(shí)，三者的這種位置關(guān)系叫做“望”。

地球和月球都是本身不發(fā)光而又不透明的球體，他們僅僅反射太陽光。地球和月球在太陽光的照射下，背著太陽光的一面都會拖著一條長長的影子。當(dāng)朔的時(shí)候，月球運(yùn)行到太陽和地球之間，如果這時(shí)太陽、月球和地球三者恰好或者幾乎在一條直線上，月球的影子就會掃到地面上來，那么，被月球影子掃過的人們就會看到太陽被黑東西遮住，這樣就放生了日食。顯然日食的發(fā)生在朔日，即農(nóng)歷初一。

當(dāng)望日的時(shí)候，如果太陽、地球、月球三者恰好或者幾乎在一條直線上，地球居中，那么月球就會運(yùn)行到地球的影子當(dāng)中，射向月球的太陽光就會被地球擋住，使得部分月面或者整個(gè)月面照射不到太陽光。于是就發(fā)生了月食?？梢姡率车陌l(fā)生一定在望日，即農(nóng)歷的十五或者十六。

2 為什么不是每個(gè)月的朔日都發(fā)生日食，每個(gè)月的望日都發(fā)生月食？

日食發(fā)生一定是在朔日，月食發(fā)生一定是在望日？那么為什么不是每個(gè)月的朔日都發(fā)生日食，也不是每個(gè)月的望日都發(fā)生月時(shí)的呢？我們知道地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道平面叫黃道平面，月球繞地球公轉(zhuǎn)的軌道平面叫白道平面，然而這兩個(gè)平面并不重合，而是存在一個(gè)5o9′的交角。所以只有朔日或者望日，當(dāng)月亮運(yùn)行到白道平面和黃道平面的升交點(diǎn)和降交點(diǎn)附近時(shí)才可能發(fā)生日食或者月食。

3 日月食的種類

日食有三種日全食、日偏食和日環(huán)食。我們能看到什么樣的日食，取決于我們處在月球影子的哪個(gè)部位？月球的影子可以分為本影、半影、偽本影三部分。在本影內(nèi)，太陽光盤全部被擋住，所以被月球本影覆蓋的地球上的人們就會看到太陽全部被月球擋住，這叫做日全食。由于太陽是個(gè)球形光源，所以在月球本影周圍還有一個(gè)黑暗與光明的過度區(qū)域，這個(gè)區(qū)域要比本影大得多，叫做半影。被月球半影的覆蓋范圍內(nèi)的地球上的人們就會看到太陽只有一部被月球遮住，這叫日偏食。月球本影影錐的延伸部分，是一個(gè)與月球本影同軸而反向的發(fā)射圓錐。叫做偽本影。在偽本影的范圍內(nèi)，地球上的人們會看到月球不能全部擋住太陽，太陽的邊緣還剩下一圈光環(huán)。這叫日環(huán)食。

為什么月球的影子有時(shí)是本影部分掃過地面，有時(shí)是半影部分掃過地面，有時(shí)是偽本影掃過地面呢？這是因?yàn)樵谌帐嘲l(fā)生時(shí)，地球，月球，太陽之間的距離變化而造成的。我們都知道，地球繞太陽的公轉(zhuǎn)軌道是橢圓形的，月球繞地球公轉(zhuǎn)的軌道也是橢圓形的。所以，日、地、月三者的距離關(guān)系每時(shí)每刻都在變化。月球離太陽越近，月球的本影就會越短；反之，越長。計(jì)算表明，月球本影的長度最長時(shí)可達(dá)379660km，最短時(shí)可達(dá)367000km，平均長度是373330km。而月球到地面的距離平均為384400km，最近時(shí)為350422km，最遠(yuǎn)時(shí)為400522km。因此，當(dāng)月球本影的長度超過月地距離時(shí)，月球的本影就會掃過地球表面，人們就會看到日全食。但是，當(dāng)月球本影的長度小于月地距離時(shí)，月球的本影就不會掃過地球表面，而是本影尖端延長出來的偽本影掃過地球表面，人們就會看到日環(huán)食。

同樣，在太陽光的照射下，地球的影子也會形成本影，半影，偽本影三部分。在望日時(shí)，當(dāng)月球整個(gè)進(jìn)入地球的本影中時(shí)，我們就會看到月球全部被黑影擋住，就會發(fā)生月全食；當(dāng)月球部分進(jìn)入地球的本影中時(shí)，我們會看到月球表面部分被黑影擋住，就會發(fā)生月偏食。月全食和月偏食都叫做本影月食。如果月球只是進(jìn)入地球的半影中，就會發(fā)生半影月食。但是因?yàn)榘l(fā)生半影月食時(shí)，地球半影中仍然有陽光，所以半影月食的月面仍然是亮的，只是比平時(shí)暗一點(diǎn)，用肉眼不容易觀察到。我們通常所說的月食都是指的本影月食。

與日食不同，月食的種類只有月全食和月偏食，而沒有月環(huán)食。這是為什么呢？這是因?yàn)榈厍虮仍虑虼蟮枚?，地球的本影比月球的本影也長得多。地球的本影最短時(shí)也可達(dá)到1360000km，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地球和月球的平均距離。所以發(fā)生月食時(shí)，月球只能進(jìn)入地球的本影當(dāng)中，永遠(yuǎn)也不會進(jìn)入地球的偽本影中，也就是永遠(yuǎn)不會發(fā)生月環(huán)食。

4 日月食的過程

由于月球公轉(zhuǎn)方向是自西向東，因此，每次日食總是從太陽光輪的西邊緣開始。日食的過程包括初虧、食既、食甚、生光、復(fù)圓等階段。

初虧是月球東邊緣和太陽西邊緣相外切的時(shí)刻，是日食的開始。初虧過后我們會看到太陽被一個(gè)黑影慢慢遮住，大約一小時(shí)之后月球的東邊緣與太陽的東邊緣相內(nèi)切，這一過程叫做食既。食既是日全食的開始，從這一時(shí)刻，太陽就全部被月球擋住。當(dāng)月球的中心移到太陽距離太陽的中心最近的時(shí)刻，叫做食甚。食甚是太陽被食最深的時(shí)刻。當(dāng)月球的西邊緣與太陽的西邊緣相內(nèi)切的時(shí)刻，這個(gè)過程叫做生光。生光預(yù)示著日全食結(jié)束。我們能看到日全食的過程比較短，一般也就2到3分鐘，最長不會超過7分鐘。生光后約一個(gè)小時(shí)，我們看到的都是日偏食，直到月球的西邊緣與太陽的東邊緣相外切，日食結(jié)束。如果只能看到日偏食，那么日偏食的過程只包括初虧、食甚、復(fù)圓三個(gè)過程。

而每次月食總是從月輪的東邊緣開始。月食也會經(jīng)歷初虧、食既、食甚、生光、復(fù)圓等階段。