月全食與紅月亮

郭紅鋒

月食發(fā)生的條件

大家都知道月球圍繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)，而地球帶著月球一起圍繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)。如果三者運(yùn)動(dòng)恰巧連成一條直線，太陽光照射地球產(chǎn)生的陰影就可能落在月球上，也就是說地球的影子遮擋了陽光而發(fā)生月食（見圖1）。

如果太陽、地球、月亮三者在運(yùn)動(dòng)中總是在同一個(gè)平面上，那么月球每一個(gè)月圍繞地球一周，都有可能使三者連成一條直線。但天體在天空中運(yùn)動(dòng)是立體的，月球圍繞地球公轉(zhuǎn)的軌道（白道）與地球圍繞太陽運(yùn)行的軌道（黃道）并不在同一個(gè)平面上，而是偏離一點(diǎn)角度，而且這個(gè)角度也隨運(yùn)動(dòng)而變化（4°57′～5°19′之間，平均值約為5°09′）。雖然偏離角度不大，但造成太陽、地球、月亮三者運(yùn)動(dòng)恰巧連成一條直線的情況不會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)（見圖2），只在黃道與白道面的交線附近才有可能發(fā)生（見圖3），當(dāng)然還有其他因素，使得月食一年中可能會(huì)發(fā)生1～2次。

月食的種類

月食是指當(dāng)月球運(yùn)行至地球的陰影部分時(shí)，因?yàn)樘柟獗坏厍蛩诒危藗儚牡厍蛏峡吹皆虑蛉绷艘粔K或全部的現(xiàn)象。月食可以分為半影月食、月偏食和月全食3種。月食只可能發(fā)生在望前后（即農(nóng)歷十五前后）。

地球在背著太陽的方向會(huì)出現(xiàn)一條陰影，稱為地影。地影分為本影和半影兩部分（見圖4）。本影是指沒有受到太陽光直射的區(qū)域（假如在本影區(qū)里就完全看不到太陽），半影則是受到部分太陽直射的區(qū)域（假如在半影區(qū)里就可以看到部分太陽）。月球在環(huán)繞地球運(yùn)行過程中進(jìn)入地球半影區(qū)時(shí)，就會(huì)發(fā)生半影月食；月球整個(gè)都進(jìn)入本影區(qū)時(shí)，就會(huì)發(fā)生月全食；如果月球只是部分進(jìn)入本影區(qū)，則發(fā)生月偏食。月全食和月偏食都是本影月食。又因?yàn)榈厍虻挠白颖仍虑虼蠛芏?，所以不?huì)發(fā)生因地球影子不夠大而遮不到全部月亮的情況，也就不會(huì)發(fā)生月環(huán)食現(xiàn)象了。

紅月亮

紅月亮又被稱為“血月”。實(shí)際上，紅月亮不僅僅在月全食時(shí)會(huì)發(fā)生，平時(shí)月亮很低的時(shí)候，它所反射的太陽光受到地球大氣層折射的影響，有時(shí)候也會(huì)發(fā)紅，只不過這時(shí)候月亮并不一定是“圓”的。

月全食時(shí)產(chǎn)生的紅月亮主要是因?yàn)槿畴A段的地球雖然擋住了直接照射的太陽光，但有一部分太陽光經(jīng)過地球大氣層折射后照到了月亮上。而大多數(shù)折射到月亮上的光是紅色或偏紅色的，因此月亮看起來呈現(xiàn)了暗紅色或古銅色。

月全食觀測

月亮進(jìn)入地球影子的半影區(qū)，就會(huì)發(fā)生半影月食。此時(shí)雖然太陽光被遮住了一部分，但月亮看上去還是很亮，肉眼不容易察覺出來。

月亮進(jìn)入地球影子的本影區(qū)，就會(huì)發(fā)生本影月食。此時(shí)我們從地球上看月亮，就會(huì)看到一輪明亮的月亮一側(cè)變黑（被黑影遮住，發(fā)生月偏食），接著月亮大部分直至全部變黑（月亮全部被黑影遮住，發(fā)生月全食）；過一段時(shí)間月亮先被遮住的一側(cè)慢慢露出亮光，此時(shí)月亮另一側(cè)仍被黑影遮住，繼續(xù)月偏食現(xiàn)象，直至全部露出明亮的月亮。整個(gè)月食過程（偏食和全食）一般要持續(xù)幾個(gè)小時(shí)，全食的過程有可能持續(xù)1個(gè)小時(shí)以上。這么長時(shí)間的月食過程對我們的觀測十分有利。

7月28日，我們即將迎來今年的第2次月全食奇觀（初虧為北京時(shí)間2：25，食甚為北京時(shí)間4：22，復(fù)圓為北京時(shí)間6：20），這次發(fā)生在凌晨到天亮的時(shí)間段，夜深人靜，有利于觀測。希望同學(xué)們準(zhǔn)備好觀測設(shè)備、觀測地點(diǎn)和觀測步驟。

請注意，這次月全食雖然全球大部分黑夜區(qū)域都能看到，但不是每個(gè)地方都能看到全部月食過程。例如，北京地區(qū)的凌晨5點(diǎn)左右月亮就帶食落下了，只能看到初虧到全食的一部分過程。而在北京以西的同學(xué)則可以看到更多的月食過程，越往西看到的越多，甚至看到全部月食過程；反之越往東的同學(xué)看到的月食過程越少。

初級的觀測可以用肉眼或小望遠(yuǎn)鏡觀察、用手工繪圖記錄，但這樣的記錄不夠準(zhǔn)確。用單反相機(jī)直接拍照或者單反相機(jī)接在小望遠(yuǎn)鏡（有相機(jī)接口的望遠(yuǎn)鏡）后面拍照，是比較可行的記錄方法。有條件的同學(xué)或社團(tuán)也可以到有固定望遠(yuǎn)鏡和后端設(shè)備的學(xué)校里進(jìn)行觀測和記錄觀測結(jié)果。

下面介紹用單反相機(jī)直接拍照，記錄月全食過程的步驟和方法：

1.選好觀測地點(diǎn)，一般要選在月食過程中，從拍攝地面到天空中間沒有樓房、大樹等障礙物遮擋的空地（例如操場或小區(qū)花園）。2018年7月28日是農(nóng)歷十六，月全食從凌晨2：25直到早晨6：20，這期間月亮在天空較高處一直到西邊地平線附近。

2.單反相機(jī)裝在三腳架固定在地面上，相機(jī)預(yù)先設(shè)置時(shí)間、日期、照片尺寸（最大）、夜間模式、手動(dòng)（M擋）、手動(dòng)調(diào)焦（MF）等；試著拍攝月面的細(xì)節(jié)，調(diào)節(jié)參數(shù)（光圈、快門速度、感光度等），控制進(jìn)光量直到看清楚月面明暗細(xì)節(jié)（月面一片白說明曝光過度，需要調(diào)整參數(shù)減光）。

3.從初虧開始，每隔10～15分鐘拍攝l幅（進(jìn)入全食可以縮短間隔時(shí)間），直到復(fù)原。這期間月亮因?yàn)橐苿?dòng)可能跑出相機(jī)視場，可用三腳架手柄搖動(dòng)隨之調(diào)整方向；月亮被地影遮擋的區(qū)域在變化，亮度也會(huì)變化，可以調(diào)整拍攝參數(shù)以保證相機(jī)進(jìn)光量合理，照片明暗合適。

4.拍攝完成，選出合適的照片，合成l幅月食過程串，將是很好的觀測結(jié)果。當(dāng)然每1幅照片拍攝好了，也可以單獨(dú)成為作品。

5.很多地區(qū)的同學(xué)可以看到月亮帶食落下的美妙天象，這也是很難得的拍攝機(jī)會(huì)。同學(xué)們可以選擇月落點(diǎn)背景合適的位置，抓拍月食與地面景色融為一體的美麗瞬間。

6.大部分地區(qū)月落的時(shí)候也是日出的時(shí)候，你可以在面向西方拍攝帶食月落之后，再轉(zhuǎn)向東方拍攝日出，后期合成為一幅日月同輝的珍貴美圖。