日蝕

日蝕原理

日蝕一定發(fā)生在朔，即農(nóng)歷初一當(dāng)日。此時(shí)月球位于地球和太陽(yáng)之間，但因地球軌道（黃道）與月球軌道（白道）成5°9′交角，故并非每次朔日皆有日食發(fā)生，而日蝕發(fā)生時(shí)，日月兩者皆一定在“黃白交點(diǎn)”（升交點(diǎn)或降交點(diǎn)）附近。

《說(shuō)文》說(shuō)“日蝕則朔，月蝕則望”，唐代詩(shī)人盧仝的詩(shī)句“望日蝕月月光滅，朔月掩日日光缺”，即講述月蝕發(fā)生于望，日蝕發(fā)生于朔的道理。

理論上日全蝕只發(fā)生在月亮的遠(yuǎn)日區(qū)。根據(jù)計(jì)算，月亮的遠(yuǎn)日點(diǎn)與太陽(yáng)的遠(yuǎn)日點(diǎn)同時(shí)發(fā)生時(shí)，地球能夠觀看全日食窗口的寬度約208千米，月亮的遠(yuǎn)日點(diǎn)與太陽(yáng)的近日點(diǎn)發(fā)生時(shí)，地球能夠觀看全日蝕窗口的寬度約100千米（只有本影區(qū)而無(wú)半影區(qū)）。至于月球在近日點(diǎn)時(shí)，地球每一個(gè)角落就都只能觀測(cè)到日環(huán)蝕，也就是太陽(yáng)的半影區(qū)與本影區(qū)重疊。

日蝕，又作日食，是一種天文現(xiàn)象，只在月球運(yùn)行至太陽(yáng)與地球之間時(shí)發(fā)生。這時(shí)，對(duì)地球上的部分地區(qū)來(lái)說(shuō)，月球位于太陽(yáng)前方，因此來(lái)自太陽(yáng)的部分或全部光線(xiàn)被擋住，看起來(lái)好像是太陽(yáng)的一部分或全部消失了。日蝕分為四種，包括日全蝕、日環(huán)蝕、日偏蝕及全環(huán)蝕，其中較罕見(jiàn)的是全環(huán)蝕，只發(fā)生在地球表面與月球本影尖端非常接近的情形下，這時(shí)不同地區(qū)會(huì)出現(xiàn)日偏蝕、日全蝕和日環(huán)蝕三種不同的日蝕。

日蝕種類(lèi)

日偏蝕：造成日偏食的原因是因?yàn)橛^測(cè)者落在月球的半影區(qū)中，觀測(cè)者會(huì)看見(jiàn)一部分的太陽(yáng)被月球的陰影遮蓋，但另一部分仍繼續(xù)發(fā)光。最近一次不伴隨其他蝕相的日偏蝕發(fā)生于2011年11月25日，下一次的不伴隨其他食相的日偏蝕將發(fā)生于2014年10月23日。

日全蝕：太陽(yáng)比月球?qū)?00倍，但離地球也是400倍遠(yuǎn)。由于對(duì)稱(chēng)的緣故，月球的暗影，也就是落在地球表面的陰影，寬度正好可以遮住整個(gè)太陽(yáng)。太陽(yáng)光球完全被月球遮住，原本明亮的太陽(yáng)圓盤(pán)被黑色的月球陰影遮蓋。最近一次日全蝕發(fā)生于2012年11月13日，下一次的日全蝕將發(fā)生于2015年3月20日。

日環(huán)蝕：當(dāng)月球處于遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，月球的本影錐不能到達(dá)地球；到達(dá)地球的是由本影錐延長(zhǎng)出的偽本影錐。此時(shí)月球的視直徑略小于太陽(yáng)。因此，這時(shí)太陽(yáng)邊緣的光球仍可見(jiàn)，形成一環(huán)繞在月球陰影周?chē)牧镰h(huán)。最近一次日環(huán)蝕發(fā)生于2013年5月10日。

全環(huán)蝕：全環(huán)蝕只發(fā)生在地球表面與月球本影尖端非常接近，或月球與地球表面的距離和月本影的長(zhǎng)度很接近的情形下。由于地球?yàn)榍蝮w之關(guān)系，而本影影錐接觸地球時(shí)為日全蝕，在食帶兩端由于影錐未能接觸地球，致只能有偽本影到達(dá)地球之下，所看到的是日環(huán)蝕。全環(huán)蝕發(fā)生機(jī)率甚少，最近一次全環(huán)蝕發(fā)生于2013年11月3日。

日蝕的周期

如果知道一次日蝕的時(shí)間和地點(diǎn)，就有可能利用日蝕周期推測(cè)其他的日蝕。有兩個(gè)已知的周期是saros和inex。沙羅周期可能是最明和最精確的一個(gè)日蝕周期，依內(nèi)克斯本身就不是個(gè)明確的周期，但是在日蝕周期的分類(lèi)上非常有用。在一個(gè)沙羅序列完成后，新的序列會(huì)晚一個(gè)依內(nèi)科斯周期才開(kāi)始，它的名稱(chēng)：in-ex，就是這樣來(lái)的。

沙羅周期

沙羅周期是18年11天又8小時(shí)的蝕的周期，可以用來(lái)預(yù)測(cè)太陽(yáng)和月球的蝕。經(jīng)過(guò)一個(gè)沙羅周期，太陽(yáng)、地球和月球回到相似的幾何對(duì)應(yīng)位置上，于是將發(fā)生幾乎相同的蝕。

沙羅周期的日數(shù)包含了1/3天的分?jǐn)?shù)，不是整數(shù)使得問(wèn)題更為復(fù)雜。由于地球的自轉(zhuǎn)，使得經(jīng)過(guò)完整的沙羅周期當(dāng)天發(fā)生的食將延后約8個(gè)小時(shí)。在日蝕的情況下，這意味著能看見(jiàn)日食的區(qū)域?qū)⑽饕?20°，或是三分之一個(gè)球面，因此在相同的地點(diǎn)上，每三次只能看見(jiàn)其中的一次。在月蝕的情況下，下一次的月蝕在相同的地點(diǎn)上看見(jiàn)月球在地平線(xiàn)上的時(shí)間可能是一樣的長(zhǎng)，但如果等待三次沙羅周期之后的月蝕會(huì)在當(dāng)天幾乎相同的時(shí)間出現(xiàn)，這就是所謂的3沙羅周期。

沙羅序列

沙羅周期根據(jù)223個(gè)朔望月、239個(gè)近點(diǎn)月和242個(gè)交點(diǎn)月，但是因?yàn)橄嗷サ年P(guān)系不是完美的，相隔一個(gè)沙羅周期的兩次蝕，在幾何的關(guān)系上還是有少許的不同。實(shí)際上，太陽(yáng)和月球在合時(shí)的位置在每次沙羅周期的交點(diǎn)仍相差了大約0.5°，這牽扯出一系列的蝕，而每次看見(jiàn)的情形都有少許的改變，稱(chēng)為沙羅序列。

每個(gè)沙羅序列由偏食開(kāi)始，每經(jīng)歷一個(gè)沙羅周期，月球的路徑就會(huì)向北移或向南移。在某一個(gè)點(diǎn)上，食不再能夠發(fā)生，這個(gè)序列就結(jié)束了。每個(gè)序列大約持續(xù)1226年至1550年不等，每個(gè)序列有69至87次的日蝕，大多數(shù)都是71或72次。每個(gè)序列有39至59次中心蝕 （多數(shù)是43次，包括全蝕、環(huán)蝕與全環(huán)蝕）。

日蝕的觀測(cè)與研究

日全蝕（全環(huán)蝕包含在此）的研究?jī)r(jià)值遠(yuǎn)高于其他幾種日蝕，因?yàn)槟芡耆谏w光球的強(qiáng)光，觀測(cè)日全蝕時(shí)，人們能直視色球?qū)雍腿彰岬忍?yáng)大氣，故觀測(cè)日全食是天文學(xué)家研究太陽(yáng)大氣的大好時(shí)機(jī)。

中國(guó)是世界上最早觀測(cè)日蝕的國(guó)家之一，從最早關(guān)于日蝕的文字記載至今已有四千多年。記錄于夏代中康時(shí)期的“書(shū)經(jīng)日蝕”是世界上最早的日蝕記錄。漢朝時(shí)京房發(fā)明以盆盛水觀測(cè)日食，從而避免直視太陽(yáng)被日光灼傷危險(xiǎn)。此后有用油代水進(jìn)一步減輕日光灼傷。元朝郭守敬發(fā)明仰儀來(lái)測(cè)定日蝕時(shí)刻。

日蝕觀測(cè)注意事項(xiàng)

在觀測(cè)日蝕時(shí)，不應(yīng)當(dāng)直接目視太陽(yáng)，即使是在黃昏或日環(huán)蝕時(shí)，刺眼的太陽(yáng)光（光球）也會(huì)引起視網(wǎng)膜破壞而影響視力。如果要直視太陽(yáng)，需使用保護(hù)措施，如專(zhuān)用于目視太陽(yáng)觀測(cè)的濾光片、焊接用14號(hào)或以上的護(hù)目眼鏡。否則要用投影法觀看。以墨水倒影，隔著煙熏黑的玻璃、已曝光的底片（含有銀的黑白底片除外）、太陽(yáng)眼鏡、偏振光濾鏡等，因?yàn)椴荒苓^(guò)濾紅外線(xiàn)和紫外線(xiàn)，減光效果不佳，皆不安全。

最后的日全蝕

因?yàn)榕既磺闆r下組合的環(huán)境，地球上得以看見(jiàn)日蝕，甚至今天人類(lèi)在地球上熟習(xí)的日蝕型式也是暫時(shí)的現(xiàn)象。在數(shù)億年之前，月球太靠近地球，以致只有現(xiàn)如今的日全食 （沒(méi)有日環(huán)蝕）。而由于潮汐加速，月球環(huán)繞地球的軌道以每年增加3.8厘米的速率遠(yuǎn)離地球。估計(jì)在6億年之后，地球和月球的距離會(huì)增加23500千米，這意味著，即使月球在近地點(diǎn)，地球在遠(yuǎn)日點(diǎn)，月球仍不能完全遮蓋掉太陽(yáng)的盤(pán)面。因此，月球?qū)?huì)離地球太遠(yuǎn)而不再發(fā)生日全蝕。

日蝕的傳說(shuō)與趣聞

在世界各國(guó)的一些古老傳說(shuō)里，都提到日蝕是怪物正在吞食太陽(yáng)。

古代斯堪的納維亞人部族認(rèn)為日蝕是天狼食日；越南人說(shuō)那食日的大妖怪是只大青蛙；阿根廷人說(shuō)那是只美洲虎；西伯利亞人說(shuō)是個(gè)吸血僵尸；印度人則說(shuō)是怪獸。

每當(dāng)日蝕時(shí)，阿斯特克人的女人都會(huì)歇斯底里的叫喊，因?yàn)樗齻冋J(rèn)為這是魔鬼即將降臨世間吃掉人類(lèi)的信號(hào)。對(duì)于日蝕發(fā)生的原因，斯堪的納維亞人認(rèn)為是兩只叫做“斯科爾”和“海蒂”的天狼在互相追逐；在印度神話(huà)中，人們把太陽(yáng)突然消失歸于一個(gè)叫拉胡的魔鬼，認(rèn)為是他把太陽(yáng)咬了一口，從而造成日蝕。

而在中國(guó)的民間傳說(shuō)中，日蝕是天狗造成的。