月食的形成(月食的形成簡(jiǎn)單示意圖)

數(shù)億年來，月球一直緊緊地伴隨地球左右。當(dāng)它永不停歇地繞著地球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，這個(gè)活潑的衛(wèi)星偶爾會(huì)精確地運(yùn)行到地球的陰影之中，并且發(fā)出一種怪異的紅色光芒。這就是我們常說的月食。

圖解：這種合成圖片如今已經(jīng)成為一種普遍的拍攝月食等天文現(xiàn)象的手段。欣賞更多月球照片。

人類對(duì)天文的興趣可以追溯到石器時(shí)代。古希臘，古代中國(guó)和古巴比倫的人們都深深著迷于他們頭頂?shù)奶炜铡Ｍㄟ^古人記載著月食的文獻(xiàn)，我們有機(jī)會(huì)一窺古文明對(duì)各種天文現(xiàn)象的描述和理解。比如，在《元史》（元朝的史書）中就詳細(xì)地記載了一次發(fā)生于1277年5月19日的月食，其時(shí)間持續(xù)長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)多時(shí)辰【資料來源：大英百科全書】。中國(guó)的天文學(xué)家運(yùn)用他們掌握的知識(shí)極其精確地預(yù)測(cè)了月食的發(fā)生。此外，這些關(guān)于月食的記載還可以幫助我們準(zhǔn)確地確定一些重大歷史事件發(fā)生的時(shí)間地點(diǎn)以及經(jīng)過。

早在公元前五百年，古人就已經(jīng)正確掌握了各種月相和月食產(chǎn)生的原理。他們留下了很多關(guān)于日食和月食的記載，尤其是當(dāng)它們和重大歷史事件相對(duì)應(yīng)時(shí)。在古人眼里，日食和月食都是不祥的征兆，任何一個(gè)出現(xiàn)都會(huì)被視作一種可怕的現(xiàn)象。

有的時(shí)候，月食的出現(xiàn)甚至?xí)绊憵v史的進(jìn)程。比如，在伯羅奔尼撒戰(zhàn)爭(zhēng)期間，一次月食就讓敘拉古人的軍隊(duì)成功打敗了雅典人。這次月食讓雅典的士兵和海員們陷入了巨大的恐懼和不安之中，最終導(dǎo)致他們推遲了從錫拉庫(kù)扎撤退的計(jì)劃。

人類觀察研究月食的歷史已經(jīng)有3000多年了，今天我們應(yīng)當(dāng)延續(xù)這種傳統(tǒng)并且繼續(xù)研究月食。

什么是月食？

那么到底什么是月食？其實(shí)月食非常簡(jiǎn)單又很有意思。簡(jiǎn)單來說，當(dāng)月球運(yùn)行到地球的陰影部分時(shí)，地球正好擋住了部分或全部射向月球表面的陽(yáng)光，月食也就產(chǎn)生了。

在地球背對(duì)著太陽(yáng)的方向會(huì)出現(xiàn)兩條錐形的陰影。其中中間的一條叫做本影，這一部分沒有陽(yáng)光直射，相當(dāng)黑暗，外面部分叫做半影，這里則部分受到太陽(yáng)直射。本影被半影包圍著。這兩個(gè)錐形陰影都是從地球向陽(yáng)面的后方投射出來的。因此，月食僅僅在滿月期間出現(xiàn)。（當(dāng)月球和太陽(yáng)分處地球兩邊的時(shí)候）。同理，日食也只會(huì)在新月期間出現(xiàn)（當(dāng)月球擋在地球與太陽(yáng)中間的時(shí)候）

值得注意的是，不是每一次滿月都會(huì)發(fā)生月食，原因有二。第一個(gè)原因與地球月球和太陽(yáng)之間軌道面的二均差有關(guān)。太陽(yáng)和地球之間的運(yùn)行狀態(tài)使兩者之間形成了一個(gè)黃道平面。但月亮繞地球公轉(zhuǎn)的軌道面不與這個(gè)黃道面重合，它們之間有大概5度的傾斜。那些月球碰巧穿過黃道平面的點(diǎn)被稱作“交點(diǎn)”，只有在月球靠近交點(diǎn)的時(shí)候，月食才有可能發(fā)生。

月食是否發(fā)生也取決于當(dāng)月球處于交點(diǎn)時(shí)是否是滿月相。因此第二點(diǎn)原因：當(dāng)月球繞地球公轉(zhuǎn)時(shí)，它完成兩個(gè)新月之間一個(gè)完整的周期的時(shí)間和它回到黃道平面的時(shí)間并不一樣長(zhǎng)。有三個(gè)“月”會(huì)對(duì)月相和月食的形成產(chǎn)生影響。第一個(gè)月叫做“交點(diǎn)月”，它的時(shí)長(zhǎng)為27.2天，指的是月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，連續(xù)兩次通過白道與黃道同一交點(diǎn)所需要的時(shí)間。

第二個(gè)月叫做“朔望月”，它會(huì)持續(xù)29.5天，是月球繞地球公轉(zhuǎn)相對(duì)于太陽(yáng)的平均時(shí)間，也是連續(xù)兩個(gè)新月之間的平均時(shí)間。由于地球公轉(zhuǎn)的存在，月球需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能趕上太陽(yáng)，并回到原來的位置。第三個(gè)叫做“近點(diǎn)月”，指的是月球繞地球公轉(zhuǎn)連續(xù)兩次經(jīng)過近地點(diǎn)（遠(yuǎn)地點(diǎn)）的時(shí)間間隔。近點(diǎn)月會(huì)對(duì)月食的出現(xiàn)和時(shí)長(zhǎng)產(chǎn)生影響。

這三個(gè)“月”共同形成了所謂的“沙羅周期”，古人很早就發(fā)現(xiàn)了“沙羅周期”并且利用它預(yù)測(cè)月食出現(xiàn)的時(shí)間地點(diǎn)和狀態(tài)。每個(gè)“沙羅周期”的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)6585天。

月食也分三種類型。“半影月食”不容易觀測(cè)，只在月球運(yùn)行到地球的“半影”中才會(huì)出現(xiàn)。“月偏食”則在月球部分進(jìn)入地球的本影時(shí)出現(xiàn)。而當(dāng)月球全部進(jìn)入本影時(shí)，就形成了“月全食”。

月球被本影完全遮蓋的時(shí)間叫做全食。當(dāng)你聽到別人提到月食的全食的時(shí)候，那么他們指的是整個(gè)過程的中間部分。全食不包括月球穿過半影時(shí)或月偏食階段其處在本影兩端的時(shí)間。全食通常會(huì)持續(xù)20至100分鐘

月食的分類

當(dāng)?shù)厍虻年幱罢谧∷男l(wèi)星時(shí)會(huì)發(fā)生很多的相互作用。當(dāng)月食發(fā)生時(shí)，月球的顏色和亮度都會(huì)隨著地球大氣情況的不同而產(chǎn)生變化。

陽(yáng)光無法通過地球照射到地球的本影。但地球大氣中的成分（比如火山灰，塵埃和水蒸氣）會(huì)折射陽(yáng)光，從而把月球照亮。經(jīng)過折射的光線通常處于光譜中紅光的位置，因此月球在月食時(shí)常常呈現(xiàn)出深棕色到橙黃色。了解更多此中的光學(xué)原理，請(qǐng)參閱光的原理。

法國(guó)天文學(xué)家André Danjon制定了“丹戎級(jí)”（也叫鄧祥月食亮度表），用于評(píng)定月球的亮度。

L=0: （這個(gè)亮度的月食通常非常暗，在空中幾乎無法被辨認(rèn)出來。此時(shí)，濃稠的地球大氣充滿各種各樣的微粒。）L=1: （這種月食也比較暗，但月球容易呈現(xiàn)出暗棕色或者暗灰色。要辨認(rèn)出這種月亮也不容易。）L=2: （此時(shí)的月球會(huì)呈現(xiàn)出深紅色或鐵銹色的陰影。本影中央非常暗淡，但邊緣會(huì)亮一些。）L=3: （這個(gè)亮度等級(jí)下的月食通常被描述成磚紅色，在本影邊緣帶有一些淡黃色。）L=4:（這個(gè)等級(jí)的月食呈現(xiàn)出明亮的銅紅色或者橘色。本影的邊緣非常明亮，藍(lán)藍(lán)的。這種月食的產(chǎn)生需要非常清澈的大氣。）

月食很少發(fā)生。平均來說，每年最多只會(huì)出現(xiàn)三次（然而一年三次月食的情況極其少見）。大約三分之一的時(shí)候出現(xiàn)的都是模糊的半影月食。還有三分之一的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)月偏食，相對(duì)來說月偏食更值得觀測(cè)。剩下的就是讓無數(shù)天文愛好者和天文攝影師們?yōu)橹駸岬脑氯场?/p>

圖解：（一次發(fā)生在2004年10月27號(hào)的月食，由于地球大氣極佳的透明度，所以顯得格外明亮。）

圖解：ROGER RESSMEYER/SCIENCE FACTION/GETTY IMAGES

你可以在任何地方的夜晚觀賞月食（包括整個(gè)晚上的不同時(shí)間），在一些特殊地區(qū)的人看來，月食看上去幾乎是一致的。月食的時(shí)長(zhǎng)與月食的類型和月球在地球陰影中的位置相關(guān)。最久的月食從頭到尾可以持續(xù)數(shù)個(gè)小時(shí)。）

（準(zhǔn)備好擺出一張草坪椅，找一個(gè)完美的夜晚來感受下一次月食的宏偉壯麗嗎？令人難忘的月食并不是每天都會(huì)出現(xiàn)，但有了下面的鏈接，你可以輕松查詢下一次月食會(huì)在什么時(shí)候出現(xiàn)在你所在的地區(qū)。）

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學(xué)名詞

3. science-JESSIKA TOOTHMAN

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