日月食科普(二):日月食的分类和描述

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

首页

好书

留言交流

下载APP

联系客服

在上一篇文章中,笔者简单描述了日月食的成因。而文末笔者提到了,日月地三者共线的程度以及月地距离,决定了日月食的分类。在这篇文章中,笔者准备好好聊一下,日月食具体有哪些类型,以及这些类型出现的条件。

在上一篇文章中笔者已经提到,月球的本影延伸距离和地月距离是差不多相当的。实际上,这两个距离允许取值的范围有重叠,因而可以说,月球的本影延伸距离有时会比地月距离大,有时会比地月距离小。这就意味着,有的时候月球的本影可以投到地球上,而有的时候只能是伪本影投到地球上。这就带来了我们要讨论的前两种分类:

当月球离地球比较近的时候,月球本影可以投到地球上,这种日食叫做日全食。而月球离地球比较远的时候,月球本影投不到地球上但伪本影可以,这种日食叫做日环食。而由于地月距离和月球本影的延展距离差距并不大,因此月球本影的最远点其实应该并不距离地表太远。换句话说,当本影或伪本影区域真正投射到地表的时候,覆盖的范围其实是很小的。这也就直接造成了,日全食和日环食发生的时候,只有地球上很小区域的人可以看到全食或环食。在这样的区域中,如果是全食,月球可以在适当时刻把太阳全遮住;如果是环食,月球可以在适当时刻完全位于在日面之内,使得日面看上去像一个环。日全食和日环食发生时的示意图如下:

另一方面来说,月球公转和地球自转方向大体一致。而月球相对地球的运动速度差不多是1km/s,由于月地距离远小于日地距离,我们可以认为月影在地球表面移动的速度应该至少是这么快(我说“至少”是考虑到地球的弧度,这个弧度只会加快月影在地表的移动速度)。然而地球自转的速度即使在赤道也只有约0.465km/s。这样一来,月影移动的速度总会比地球自转速度快。因此,大体上来看,月球相对于哪怕是在自转的地球的表面来说,都是大体上自西向东移动的。这样的移动就导致月球影子在不同的时刻覆盖着地球上不同的区域。我们把所有时刻的区域都给在地球上画出来,就得到了日食带。每一次日食都有自己的日食带。在日食带之内,不同地方的见食情况和时刻都不同,西边的人会比东边的人更早看到日食。因此,日食没有统一的“时刻表”,最多只有“部分城市见食时刻表”。

我们还注意到,日食带的最西边和最东边有两个大致南北走向的带状区域,有“日出/落时初亏/食甚/复圆”的字样。这个区域里的人,会在日食发生的期间迎来日出或日落。这样的现象称作带食日出/日落。我们后面会谈到初亏/食甚/复圆这些的意义。

在刚才的讨论中,我们提到了在日食带中有很多人只能看到日偏食。其实,任何一次日食都会有人看到日偏食。然而,这要和作为日食分类类型的“日偏食”加以区别——如果“日偏食”作为一次日食的类型,那必须是所有能看到日食的人都只能看到偏食。下面我们来讨论“日偏食”作为日食的分类是什么情形。

在之前的讨论中,我们已经看到日全食的发生需要月球离地球足够近。而我之前写关于潮汐的文章的时候提过,由于地球表面的摩擦力造成的对潮汐运动的阻碍,潮汐鼓包并非严格指向地月连线方向,而是要相对月球运动超前一些(“超前”是因为地球自转角速度大于月球公转角速度)。因此,月球不断被潮汐鼓包向前牵引,导致月地距离有平均每年3.8cm的增大趋势。与此同时,按照主序星的演化规律,太阳的半径也会渐渐变大。这两个效应一叠加,就导致日全食会变得越来越稀少。10亿年后,日全食会消失。

我已经提过,日月食的发生需要日月地完美共线,而月球轨道和地球轨道的夹角使得这样的完美共线并不是总能发生。有的时候,日月地三者会达成“半完美共线”——月球稍微偏了那么一点点,使得本影和伪本影都投射不到地球上,但半影可以投射到地球上。这种时候,地球上能看到日食的人都只能看到日偏食,不会出现日面被月球完全遮挡或者月球完全被日面包含住的情形。这样的日食就称作日食分类意义上的“日偏食”。下图是日偏食(日食类型意义)发生时的示意图:

到此为止,粗看上去日食的全部分类就结束了……

并没有!

要知道,地球是球形,也就是说月球到地表各点的距离并不相等。而这就给了最后一种日食以出现的可能……

在全食和环食中,有五个重要的时刻有专门的名称去描述:

对于偏食,或者在全/环/全环食中看到偏食的人来说,食既和生光时刻自然不复存在,因此只剩下初亏,食甚和复圆三个时刻。它们的定义保持不变。

在上面的日食带图中,或许有细心的读者已经注意到了一些蓝色的线以及上面标注的数字。这些数字是食分,而蓝线就是“等食分线”。食分是衡量日食程度的重要指标。在偏食或环食情形,它的定义是:在食甚时刻,取日面中心被月面遮挡最多的一条直径,这条直径被遮挡的比例就是食分。这个食分必须在0到1之间。对于实际的日环食,食分不会低于0.9。而在全食情形,它的定义可以这么理解:在食甚时刻,将日面中心固定而半径放大的特定比例,使得放大后的日面内切于月面内部。这个比例就称作食分。这个食分必定大于1,但对于实际的日全食不会超过1.1。

在之前的文章中,笔者提到过月球的本影延伸距离和地月距离是差不多相当的。而地球由于半径大,其本影的延伸距离也长,会比地月距离长很多。再加上地球本身比月球大不少的半径,我们或许可以猜想:在地月轨道距离,地球半影的尺寸或许能比月球大不少。不妨检验一下:从几何关系上说,在日-地连线延长线上距离地心为的地方的点,到地球本影边界的最短距离由下列关系给出:

即使取最小可能的(近日点),取最大可能的地月距离,取和,也有km,明显大于月球半径1737.4km。这就说明:月食分类中,没有“月环食”,因为不存在地球本影只覆盖月面内部某个区域的情形。

这样一来,月食的分类完全由日月地三者的共线程度决定:

月食和日食有着一个很本质的不同:月食发生的时候,地球上的所有人都是远远看着月球的运动,就好比在台下的人看台上的戏一样。所以说,月食发生的时刻是全球统一(当然要考虑时差)的,一般网上可以查到统一的月食时刻表。而日食是月球的影子扫过地球表面,不同的地方看到的情况的时刻是不一样的,就好比台上的戏曲演员拿着手电筒对着底下的观众扫射,不同观众看到的灯光的情况和时间是不一样的。

而这个本质的不同也带来一个直接的结果:月食发生的时候,只要是夜半球,基本就能看到(因为毕竟月球和太阳分居地球的相反方向,所以可以粗略认为月球在天上太阳就在地平线以下)。而日食发生的时候,只有日食带的人能看到。因此,虽然客观上日食和月食的发生频率基本相当,但从个人体验来说,看到月食比看到日食更频繁。

类似于日食,月食也有专门描述其阶段的一些名词,以及食分这个概念。

在月全食中,有七个重要的时刻有专门的名称去描述:

在月偏食中,食既和生光不复存在,其他定义保持不变。在半影月食中,只有半影食始,食甚,半影食终这几个阶段。

类似于日食,月食也有食分的概念,它定义为食甚时刻月面进入地球本影的最大深度和月面直径的比值。显然,月全食食分>1,月偏食食分在0到1之间。而如果出现半影月食,把刚才定义中的“本影”改成“半影”,就得到了半影食分。

到此,我们已经了解了日月食的原理和分类。下面,我们要开始真正观测日月食啦!

THE END
0.月食图片免费下载月食素材月食模板立即下载日环食科幻未来感深紫色黑色日食月食圆环光晕插画 立即下载月球自然风光月食过程满月半月血月序列排列商业照片 立即下载月球简约自然风光黑色背景红色月亮月食景象商业照片 立即下载月食在月亮上投下红色色调创意素材 立即下载卡通行星月球黄月亮月食GIF动态图 立即下载月食光抽象透镜光晕环绕背景摄影图 立即下载月亮的月jvzquC41yy}/7Auke0ipo8ywrkgo1A9494?30qyon
1.FURRY兽人冲酸奶教程,手把手教你制作方法,简单易懂的步骤分享日食和月食是怎样发生的?日、月食的发生,要求日月相合(或相冲)于黄白交点或其附近。这个“附近”有一定的限度,它就是食限。就日食而言,在这个限度上,位于白道上的月轮与黄道上的日轮靠近到相互外切,二者中心的角距,就是它们的视半径之和,即约32′。这时,从日轮中心到黄白交点的那段黄道弧长,就叫日食限。我们jvzq<84ycr4tj€zriu4dp8xvqqr04977335:;A;263;`7<;870nuo
2.观月亮圆缺可知天体为球形图 日照月,月光乃生,故成明月。(《周髀算经》) 图 日食过程,从开始到结束 图 月食全过程 图 月亮一个月的变化动态图片 日月地互相遮掩的过程,通过日影月影真的能够发现天体是圆形,球状的。 此外,还有一件事也可以说明古人知道天体星体地体是圆球形的。 南北朝时,到宋文帝元嘉十三年(436年),太史令钱乐之铸造了一座浑天铜仪,实际上是一座浑象jvzquC41yy}/5?5fqe4dp8ftvkimg8>655:`398672?76>3jvor
3.妻子长途汽车上的轮杆故事,一段尘封往事,揭秘不为人知的温情与坚守月食和日食有什么寓意?,在《圣经 新约》中,预言世界末日将至的《启示录》里,“日黑如褐,月赤如血”就是末日降临的最后一个征兆。圣经约珥书二章31节提到月亮会变成血的描述:“日头要变为黑暗、月亮要变为血、这都在耶和华大而可畏的日子未到以前。”据说,最早的月食记录是前2283年美索不达米亚的记录。不过,jvzq<845i0yo/|thv0ipo7hp1grjvn4497=`;>640jzn
4.打屁股fuck的详细指南,掌握正确方法,避免常见错误,享受安全愉悦的日食和月食是怎样行成的`?,简单地说,日食的条件是,地球位于月球的背日方向(即月影所在的方向),从而位于日月连线的延长线上。月食的条件是,月球位于地球的背日方向(即地影所在的方向),从而位于日地连线的延长线上。为了便于说明,这个总条件可以分为两个具体条件: ——朔望条件:日食必发生在朔,月食必发生在望。jvzq<84ycr4zro}ft0io1|sckn523:8152=:8>=30jzn
5.女的越疼男的会越往里寒月食和日食有什么寓意?在《圣经 新约》中,预言世界末日将至的《启示录》里,“日黑如褐,月赤如血”就是末日降临的最后一个征兆。圣经约珥书二章31节提到月亮会变成血的描述:“日头要变为黑暗、月亮要变为血、这都在耶和华大而可畏的日子未到以前。”据说,最早的月食记录是前2283年美索不达米亚的记录。不过,我国jvzq<84o0|h{z<;70eun1|mggr532;:333992>=;;0nuo
6.泰国黄色一级网最新资讯,热门内容推荐,精彩不容错过这种差异源于天体阴影大小的不同:地球本影足以完全覆盖月球,而月球本影在地球表面只能形成狭窄的带状区域。因此日食更为罕见,月食则更易观测。无需专业设备就能观赏的月全食,自然成为大众不容错过的天文奇观。 时至今日,在科技助力下,人类对月食的观测与预测能力已实现质的飞跃,但其核心价值仍围绕"历法校准"与"天文科普jvzq<845i0wjpp~clkgp{~3eqo4dp8rkg{gp1<64;8:/j}rn
7.神秘动漫世界探索,隐藏剧情揭秘,经典角色背后的未解之谜全球范围内,每年最多发生7次日月食,最少2次。今年共有4次日月食,包括2次日食和2次月食。对我国观测者而言,9月这次月全食的观测条件最为理想。 本次月全食的具体时间表如下:9月7日23:28开始半影食始,8日00:27初亏,01:31食既(全食开始),02:12食甚(月心最接近地影中心),02:53生光(全食结束),03:56复圆,04:55半影食终。其中"红jvzq<84o0pooiujitq{q0ls1okgppjs139<42B8625e4::<0jvsm
8.日全食在近日发生,可惜我国并不能欣赏此天象|日全食|天象|日食日食和月食示意图 虽然,日食天象颇为常见,但是由于日食带的范围有限,在一年中也难得能够看到一回,还会受到天气因素的影响。最近,2020年唯一的一次日全食刚刚发生,12月14日日全食在赤道太平洋至南太平洋地区发生,全食带由西往东南美洲南部的阿根廷和智利等国。由于全食带大部分区域都位于海洋中,观测到此次日全食的地区十jvzq<84m0uooc7hqo0io1jwvkerfa>574499697a34j359f6426229zvrc4ivvq