代替每月一整夜满月的将是每个月发生一次月食,这对人们来说并不是什么愉快的事情吧!
然而,事实上白道和黄道并不重合。所以,当月亮转到和太阳同一方向上时,并不是每次都会挡住太阳的。从地球上看来,月亮的位置有时比太阳高些,有时又比太阳的位置低些。
当然,也有时它正好从太阳“面前”经过,也只有在这时候,从地球上有些地区看来,月亮把太阳挡住,日食发生了。
同样,当月亮转到和太阳相反的方向上时,也就不一定每次都钻到地影中间去。有时它从地影的上面经过,有时却从地影下方溜走。当然,也有时它正好穿过地影,那么,月食就发生了。
总之,日食如果发生,那么必定在农历初一;月食如果发生,那么一定在农历十五、十六(有时十七);而反过来却并不是每个农历初一都发生日食,也并不是每个月半都出现月食。
在月食过程中,月亮完全进入地球本影,发生的是月全食;在月食过程中,月亮始终只有部分进入地球本影,发生的是月偏食。和日偏食一样,月偏食只有初亏、食甚和复圆,而没有食既和生光的阶段。
地影很长,大约是1万千米,它伸展到月球轨道处的截口直径大约是9100千米,还比月亮本身粗大得多,所以月亮能进入地球的本影。对月食来说,不需要考虑地球的伪本影,也就是说,地影绝不会仅仅挡住月亮的中央部分而留下月轮的一圈边缘,这就是永远不会发生“月环食”的原因。
如果月亮只是进入了地球的半影,而没有进入地球本影,那么按理说这也是一种“食”,它叫做“半影月食”。但是,事实证明,这时月亮变暗很少,人们的肉眼发现不了,所以也就很少有人去关心它,而且一般也不把它叫做月食了。
知识点磁场强度
磁场强度是线圈安匝数的一个表征量,反映磁场的源强弱。磁感应强度则表示磁场源在特定环境下的效果。打个不恰当的比方,你用一个固定的力去移动一个物体,但实际对物体产生的效果并不一样,比如你是借助于工具的,也可能你使力的位置不同或方向不同。对你来说你用了一个确定的力。而对物体却有一个实际的感受,你作用的力好比磁场强度,而物体的实际感受好比磁感应强度。
日食月食的规律
前面讲过,日食是月亮影子扫过地球形成的。月食是月亮钻进了地影的结果。因此,发生日食、月食的首要条件是太阳、月亮和地球三者大体上位于一条直线上。没有这个条件,月亮的影子扫不到地球上,月亮也进不了地球的影子,日食、月食也就无从谈起。
在朔的时候,月亮走到地球和太阳的中间,它的影子有可能扫过地球,因此,日食一定发生在朔,即农历初一。在望的时候,地球处在太阳和月亮之间,月亮有机会进入地球的影子,因此,月食一定发生在望,即农历十五或十六。
但是,并不是每次朔都发生日食、每次望都发生月食。这是什么原因?原来,月亮沿白道绕地球转,地球沿黄道绕太阳运行。白道和黄道之间并不重合,两个轨道面之间有5度9分的交角。
如果白道面和黄道面重合,那么每次朔一定发生日食,每次望一定发生月食。由于白道面和黄道面之间有交角存在,就可能发生下面2种情况:①在朔或望时,月亮不在黄道面上或黄道附近,这时就不会发生日食或月食。②在朔或望时,月亮正好位于黄道面上或黄道面附近,这时就有可能发生日食或月食。
这后一种情况,只有在太阳和月亮都位于黄道和白道交点附近时才有可能,因此日食或月食一定发生在太阳和月亮都位于交点附近的时候。
在地球上看来,太阳和月亮圆面的直径交角大约都是半度,黄道面和白道面的交角是5度9分。根据这些数值不难计算,在黄道和白道交点两边各18度31分的范围之外,不可能发生日食;而在15度21分以内,一定会发生日食;在18度31分到15度21分之间,可能发生日食。这个能发生日食的极限角距离叫做日食限。
同样,月亮距黄道与白道交点大于12度15分时不可能发生月食,小于9度30分时一定发生月食;在12度15分与9度30分之间,可能发生月食。
如果按日期来计算,可能发生日食、月食的那段时间称为食季,意思是发生日食、月食的季节。太阳每天在黄道上由西向东移动1度,食限在黄道上的距离大约是36度,因此太阳在黄道上走完日食食限大约需要36天,这就是食季长度。
食季长36天,而朔望月长29.53天,因此,在食季时间内,必定有1次朔日,就是说一定要发生1次日食。由于黄道和白道有2个交点(1个升交点,1个降交点),在每个交点附近,都有一个食限,因此在1年之内至少有2次日食。当然,这是指全球而言的,对于某一个局部地区而言,不会每年都能观测到日食。
月食的情况则完全两样,有的时候可能一年不发生月食。然而太阳在某年年初经过黄道和白道一个交点,年中经过另一个交点,年底又经过前一个交点时,这一年内最多可能发生7次日月食,即5次日食和2次月食,或者4次日食和3次月食。
“四十一月日一食,五至六个月月亦一食,食有常数”,这是我国古人分析日食、月食出现的规律后得出的结论。
食有常数,意思是说日食、月食的发生是有一定规律的。掌握了这种规律,就可以预报日食、月食的发生时间。
关于日食的具体规律,我国早在《史记·天官书》中就有记载了,在汉代编算的《三统历》中已有日食、月食循环周期的记载。《三统历》周期是11年少31天。也就是说,日食每过11年少31天重复发生一次。比如1958年4月19日发生过日食,1969年3月18日又有日食,1980年2月16日再发生日食。按照这个规律,1991年1月16日、2001年12月15日都将有日食。月食也是一样,1970年8月17日有月食,1981年7月17日有月食,1992年6月15日也将有月食。这是粗略预报日食、月食的好方法。
除了我国的《三统历》周期外,还有沙罗周期。“沙罗”的意思是重复。沙罗周期是古巴比伦人发现的,它取223个朔望月的周期。223个朔望月等于6585.32112天,相当于18年零11.3天。它和19个交点年(6585.78059天)相差很小。这个沙罗周期就是18年零11天的周期。例如1980年2月16日发生了日食,按照沙罗周期,1998年2月27日和2016年3月9日又将发生日食。
应当指出,不管采用《三统历》方法,还是用沙罗周期来推算日食、月食,都是粗略的。这是因为我们取11年少31天也好,取18年零11天也好,都只取了整数值,整数后面的尾数没有计算在内,这样,经过几个周期后就会有几天的误差。所以不能用这些方法去推算长时间后的日食、月食。