淺談日食和月食的相關問題

【關鍵詞】日食；月食

日食和月食是自然界的一種天文現象。在平時的生活中，我們不免產生這樣的疑問，為什么會發(fā)生日食和月食現象呢？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，月球繞地球轉動。太陽、地球和月球三者的位置關系，每時每刻都是在變化著的。當我們看到太陽和月亮在地球的同一方向時，也就是太陽黃經與月球黃經相等時，三者的這種位置關系叫做“朔”；當太陽和月球在地球的相反方向時，也就是太陽黃經和月球黃經相差180°時，三者的這種位置關系叫做“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。當朔的時候，月球運行到太陽和地球之間，如果這時太陽、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，即農歷初一。

當望日的時候，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，那么月球就會運行到地球的影子當中，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，即農歷的十五或者十六。

2 為什么不是每個月的朔日都發(fā)生日食，每個月的望日都發(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月的朔日都發(fā)生日食，也不是每個月的望日都發(fā)生月時的呢？我們知道地球繞太陽公轉的軌道平面叫黃道平面，月球繞地球公轉的軌道平面叫白道平面，然而這兩個平面并不重合，而是存在一個5o9′的交角。所以只有朔日或者望日，當月亮運行到白道平面和黃道平面的升交點和降交點附近時才可能發(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，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。由于太陽是個球形光源，所以在月球本影周圍還有一個黑暗與光明的過度區(qū)域，這個區(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，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是本影部分掃過地面，有時是半影部分掃過地面，有時是偽本影掃過地面呢？這是因為在日食發(fā)生時，地球，月球，太陽之間的距離變化而造成的。我們都知道，地球繞太陽的公轉軌道是橢圓形的，月球繞地球公轉的軌道也是橢圓形的。所以，日、地、月三者的距離關系每時每刻都在變化。月球離太陽越近，月球的本影就會越短；反之，越長。計算表明，月球本影的長度最長時可達379660km，最短時可達367000km，平均長度是373330km。而月球到地面的距離平均為384400km，最近時為350422km，最遠時為400522km。因此，當月球本影的長度超過月地距離時，月球的本影就會掃過地球表面，人們就會看到日全食。但是，當月球本影的長度小于月地距離時，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，當月球整個進入地球的本影中時，我們就會看到月球全部被黑影擋住，就會發(fā)生月全食；當月球部分進入地球的本影中時，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。如果月球只是進入地球的半影中，就會發(fā)生半影月食。但是因為發(fā)生半影月食時，地球半影中仍然有陽光，所以半影月食的月面仍然是亮的，只是比平時暗一點，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？這是因為地球比月球大得多，地球的本影比月球的本影也長得多。地球的本影最短時也可達到1360000km，遠遠大于地球和月球的平均距離。所以發(fā)生月食時，月球只能進入地球的本影當中，永遠也不會進入地球的偽本影中，也就是永遠不會發(fā)生月環(huán)食。

4 日月食的過程

由于月球公轉方向是自西向東，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、復圓等階段。

初虧是月球東邊緣和太陽西邊緣相外切的時刻，是日食的開始。初虧過后我們會看到太陽被一個黑影慢慢遮住，大約一小時之后月球的東邊緣與太陽的東邊緣相內切，這一過程叫做食既。食既是日全食的開始，從這一時刻，太陽就全部被月球擋住。當月球的中心移到太陽距離太陽的中心最近的時刻，叫做食甚。食甚是太陽被食最深的時刻。當月球的西邊緣與太陽的西邊緣相內切的時刻，這個過程叫做生光。生光預示著日全食結束。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。生光后約一個小時，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、復圓三個過程。

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