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第18章 月食的种类

月食可分为月偏食、月全食及半影月食3种。当月球只有部分进入地球的本影时,就会出现月偏食;而当整个月球进入地球的本影之时,就会出现月全食。至于半影月食,是指月球只是掠过地球的半影区,造成月面亮度极轻微的减弱,很难用肉眼看出差别,因此不为人们所注意。

地球的直径大约是月球的4倍,在月球轨道处地球的本影的直径仍相当于月球的2.5倍。所以当地球和月亮的中心大致在同一条直线上,月亮就会完全进入地球的本影,而产生月全食。而如果月球始终只有部分为地球本影遮住时,即只有部分月亮进入地球的本影,就发生月偏食。

太阳的直径比地球的直径大得多,地球的影子可以分为本影和半影。如果月球进入半影区域,太阳的光也可以被遮掩掉一些,这种现象在天文上称为半影月食。由于在半影区阳光仍十分强烈,月面的光度只是极轻微减弱,多数情况下半影月食不容易用肉眼分辨。一般情况下,由于较不易为人发现,故不称为月食,所以月食只有月全食和月偏食2种。

另外由于地球的本影比月球大得多,这也意味着在发生月全食时,月球会完全进入地球的本影区内,所以不会出现月环蚀这种现象。

每年发生月食数一般为2次,最多发生3次,有时一次也不发生。因为在一般情况下,月亮不是从地球本影的上方通过,就是在下方离去,很少穿过或部分通过地球本影,所以一般情况下就不会发生月食。

据观测资料统计,每世纪中半影月食,月偏食、月全食所发生的百分比分别约为36.60%,34.46%和28.94%。

月全食

月全食是月食的一种,当整个月球完全进入地球的本影之时,就会出现月全食。月食的时候,对地球来说,太阳和月球的方向相差180°,由于太阳和月球在天空的轨道(分别称为黄道和白道)。并不在同一个平面上,而是约有5°的交角,因此只有太阳和月球分别位于黄道和白道的2个交点附近,才有机会形成一条直线,产生月食。

月食(又称月蚀),是当月球运行进入地球的阴影(本影部分)时,原本可被太阳光照亮的部分,有部分或全部不能被直射阳光照亮,使得位于地球的观测者无法看到普通的月相的天文现象。月食发生时,太阳、地球、月球恰好或几乎在同一条直线上,因此月食必定发生在满月的晚上(农历十五、十六、或十七)。地球阴影位于地球公转轨道面内,此平面与月球轨道面(白道面)并不重合,黄白道面交角约5°;大多数满月时,月球不在黄道面内,而是或偏北或偏南,不在地球阴影内,因此并不是每个满月时,都发生月食。每年全球至少发生2次月食。最近有一次月食发生于2009年7月7日(半影月食),其下一次月食发生于2009年8月6日(半影月食)。月食是自然界的一种现象,当太阳、地球、月球三者恰好或几乎运行在同一条直线上时(地球在太阳和月球之间),太阳到月球的光线便会部分或完全地被地球掩盖,产生月食。

2007年8月28日,在哥斯达黎加拍摄的月全食月食的时候,对地球来说,太阳和月球的方向相差180°,所以月食必定发生在“望”(即农历十五前后)。要注意的是,由于太阳和月球在天空的轨道(分别称为黄道和白道)并不在同一个平面上,而是约有51的交角,因此只有太阳和月球分别位于黄道和白道的两个交点附近,才有机会形成一条直线,产生月食。

由于地球的本影比月球大得多,这也意味着在发生月全食时,月球会完全进入地球的本影区内,所以不会出现月环食这种现象。

在农历十五、十六,月亮运行到和太阳相对的方向。这时如果地球和月亮的中心大致在同一条直线上,月亮就会进入地球的本影,而产生月全食。如果只有部分月亮进入地球的本影,就产生月偏食。当月球进入地球的半影时,应该是半影食,但由于它的亮度减弱得很少,不易察觉,故不称为月食,所以月食只有月全食和月偏食两种。

月全食的历史研究

公元前4世纪,亚里士多德从月食时看到的地球影子是圆的,而推断地球是球形的。公元前3世纪的古希腊天文学家阿利斯塔克和公元前2世纪的伊巴谷都提出通过月食测定太阳-地球-月球系统的相对大小。伊巴谷还提出在相距遥远的两个地方同时观测月食,来测量地理经度。2世纪,托勒密利用古代月食记录来研究月球运动,这种方法一直延用到今天。在火箭和人造地球卫星出现之前,科学家一直通过观测月食来探索地球的大气结构。

最早的月食记录是前2283年美索不达米亚的记录。古代中国与非洲民间认为月食是“天狗吞月”,必须敲锣打鼓才能赶走天狗。在汉朝时,张衡就已经发现了月食的部分原理,他认为是地球走到月亮的前面把太阳的光挡住了。“当日之冲,光常不合者,蔽于地也,是谓暗虚,在星则星微,遇月则月食。”

月全食形成过程

月亮越过黄每个轨道上的立场称为节点。当满月出现在同一位置上的节点。月全食的全过程可分为7个阶段,其中的半影食始和半影食终不易为肉眼所察觉,可以忽略不计,故月全食的全过程也称为月全食的五步曲。

(1)半影食始:月球刚刚和半影区接触,这时月球表面光度略为减少,但肉眼较难觉察。

(2)初亏(仅月偏食和月全食):月球由东缘慢慢进入地影,月球与地球本影第一次外切。

(3)食既(仅月全食):月球进入地球本影,并与本影第一次内切。

(4)食甚:月圆面中心与地球本影中心最接近的瞬间,此时前后月球表面呈红铜色或暗红色。原因:大阳光经过地球大气层时发生折射,使光线向内侧偏折,但每种光的偏折程度不一样(色散),红光偏折程度最大,最接近地球阴影,映在月球上;此外,由于大气层的灰尘及云的含量与位置不同,光线偏折程度会有不同,因此月全食时的月球是暗红、红铜、或橙色的。同样的道理,由于大气层的折射,朝阳与夕阳不是白色的,而根据高度因为大气折射程度不同,呈现橙色或红色。

(5)生光(仅月全食):月球在地球本影内移动,并与地球本影第二次内切。

(6)复圆(仅月偏食和月全食):月球逐渐离开地球本影,与地球本影第二次外切。

(7)半影食终:月球离开半影,整个月食过程正式完结。

月偏食没有食既、生光过程,食甚也只表示最接近地球阴影的时刻。

相比于日食,月食发生的时间(月球由进入至走出地影)是十分长的,平均需时数小时,各年月食的时刻在大部分日历上均有说明。

月全食光度分级

L=0 深黑色(食甚时,月球几乎肉眼看不见)

L=1 黑带有灰或者棕色(分辨细节有困难)

L=2 深红或锈红色(本影中心深黑色但外围较光亮)

L=3 砖红色(本影边缘光亮或带黄色)

L=4 明亮橙红色(明亮本影,边缘带蓝色)

月全食影响

月全食后月全食对于靠太阳照射太阳能帆板供电的人造天体有一定的影响。例如2007年10月24日升空的中国绕月卫星“嫦娥一号”就在2008年2月底面临首次月全食的考验,迎接暂时的“能源”危机和低温考验。当月全食发生时,整个月球以及绕月卫星都会“钻”进地球的巨大身影中,估计有3-4个小时照不到阳光。由于“嫦娥一号”目前主要靠太阳照射太阳能帆板供电,尽管卫星上装有蓄电池,但蓄电池只能保障短时间供电。在这段时间里,卫星上的个别科学设备将暂时关机,让身在太空的“嫦娥”尽可能“节衣缩食”,确保挺过难关。月食过后,再进行开机控制。整体而言,月食对“嫦娥一号”卫星工作没有太大的影响。

21世纪首次月全食

2001年1月10日凌晨2时42分,21世纪首次月全食现身苍穹。在历时3小时17分的月全食过程中,由于地球向月球折射了部分阳光,因此食甚时月亮呈橙红色,煞是好看。由于月球正处于近地点附近,故这次的月亮面积比2000年7月16日的20世纪最后一次月全食大29%。

2001年1月10日晨,从山东泰山以南到福州之间的华东大部分地区均为阴转多云天气,致使华东多数天文爱好者无缘识见这次“红月”秀色。而位于山东半岛的青岛市民却因天公作美,大饱了一次月食景观眼福。

月偏食

月偏食是月食的一种,月食可分为月偏食、月全食及半影月食3种。当月球只有部分进入地球的本影时,就会出现月偏食。月偏食发生时,月亮将呈现一半白色,一半古铜色的美丽“模样”。月偏食可分3个阶段——初亏、食甚和复网。

月食是自然界的一种现象,当太阳、地球、月球三者恰好或几乎在同一条直线上时(地球在太阳和月球之间),太阳到月球的光线便会部分或完全地被地球掩盖,产生月食。

月食的时候,对地球来说,太阳和月球的方向相差180°,所以月食必定发生在“望”(即农历十五前后)。要注意的是,由于太阳和月球在天空的轨道(分别称为黄道和白道)并不在同一个平面上,而是约有5°的交角,因此只有太阳和月球分别位于黄道和白道的两个交点附近,才有机会形成一条直线,产生月食。

当月球只有部分进入地球的本影时,就会出现月偏食;而当整个月球进入地影成过程图示球的本影之时,就会出现月全食。至于半影月食,是指月球只是掠过地球的半影区,造成月面亮度极轻微的减弱,很难用肉眼看出差别,因此不为人们所注意。

月球是地球唯一的天然卫星,是距离我们最近的天体,它与地球的平均距离约为384401千米,它的平均直径约为3476千米,比地球直径的1/4稍大些。月球的表面积有3800万千米,还不如我们亚洲的面积大,月球的质量约7350亿亿吨,相当于地球质量的1/81,月面重力则差不多相当于地球重力的1/6。

月球本身并不发光,只反射太阳光。它的亮度随日月间角距离和地月间距离的改变而变化。满月时亮度平均为-12.7等。

月球的表面是由平原、山峰和山谷组成的荒漠。还有许多由于太空物体高速撞击月球表面而形成的陨石坑,月球上没有供人类呼吸的空气,但是可能有供饮用的水。最近在月球阴面的一个很深的陨石坑底发现了冰,科学家们认为这些冰可能是某次与月球相撞的彗星带来的,彗星的冰没有融化,因为月球的背阴面温度非常低。

半影月食

地球的影子分为“本影”和“半影”。月亮在围绕地球运行中,如果进入地球的本影,这个影子会遮住投射到月面上的全部阳光,月亮会显得很昏暗,几乎看不见。但如果只穿过半影,这个半影只能遮住投射到月面的一部分阳光,这时我们就会看到月亮比原来灰暗一些,亮度有所减弱,而不至于全部看不见,这就是半影月食。

当月球走进半影区域时就发生了半影月食。由于半影远没有本影暗而无法遮住月光,所以一般用肉眼是无法看到半影月食的。天文迷们要想看到半影月食,则必须带上普通天文望远镜。

半影月食原理

地球的影子分为“本影”和“半影”。月亮在围绕地球运行中,如果进入地球的本影,这个影子会遮住投射到月面上的全部阳光,月亮会显得很昏暗,几乎看不见。但如果只穿过半影,这个半影只能遮住投射到月面的一部分阳光,这时我们就会看到月亮比原来灰暗一些,亮度有所减弱,而不至于全部看不见,这就是半影月食。

半影月食2009年出现三次

2009年内发生3次半影月食和1次月偏食。其中2月9日的半影月食和12月31日的月偏食,中国观测条件都不错;8月6日的半影月食只有西部的新疆和西藏可以看到带食月落。2月9日是正月十五元宵节,当晚20时37分半影月食开始,22时28分为半影食甚,半影食分为0.92。如果此时正提灯赏月,就可以观察一下月亮是不是暗了许多。次日0时40分半影月食终。

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