月食的奥妙(大幅度修改)

自漫长的岁月以来,月球一直如忠实的伴侣般围绕着地球。当它孜孜不倦地绕着我们旋转时,这颗充满活力的卫星偶尔会巧合地进入地球的阴影之中,发出一种令人惊叹的红色光芒。这就是我们所说的月食。

对天文的兴趣可以追溯到远古时代。古希腊、古代中国和古巴比伦的人民都对头顶的星空中着迷不已。通过对古代月食记录的研究,我们可以一窥古代文明对各种天文现象的描述和理解。例如,《元史》 (元朝的史书) 中详细记载了一次发生于 1277 年 5 月 19 日的月食,其持续时间长达两个多小时 [资料来源:大英百科全书]。中国天文学家运用他们的知识极其准确地预测了月食的发生。这些关于月食的记载还可以帮助我们准确地确定重大历史事件发生的具体时间和地点。

早在公元前五世纪,古人就已经掌握了各类月相和月食的成因。他们留下了许多关于日食和月食的记录,特别是当它们与重大历史事件相对应时。在古人的眼里,日食和月食都是不祥的征兆,任何一个出现都会被视作一种可怕的现象。

有时,月食的出现甚至会影响历史的进程。例如,在伯罗奔尼撒战争期间,一次月食就让叙拉古人的军队成功击败了雅典人。这次月食让雅典的士兵和海员们陷入了巨大的恐惧和不安之中,最终导致他们推迟了从锡拉库扎撤退的计划。

人类观察和研究月食的历史已经超过了 3000 年,今天我们应当继承这种传统并继续探索月食

求解月食

那么,月食究竟是如何发生的?月食的过程简单而奇妙。简而言之,当月球运行到地球的阴影部分时,地球刚好挡住了部分或全部射向月球表面的阳光,月食也就产生了

在地球背对着太阳的方向会出现两条锥形阴影。其中中间的一条叫做本影,这一部分没有阳光直射,相当黑暗,外面部分叫做半影,这里则部分受到阳光直射。本影被半影包围着。这两个锥形阴影都是从地球向阳面的后方投射出来的。月食仅在满月期间出现。(当月球和太阳分处地球两边的时候)。同理,日食也只会在新月期间出现(当月球挡在地球与太阳中间的时候)

值得注意的是,并非每一次满月都会发生月食,原因有二。第一个原因与地球、月球和太阳之间轨道面的二均差有关。太阳和地球之间的运行状态使两者之间形成了一个黄道平面。但月亮绕地球公转的轨道面不与这个黄道面重合,它们之间有大概 5 度的倾斜。那些月球碰巧穿过黄道平面的点被称作“交点”,只有在月球靠近交点的时候,月食才有可能发生。

月食是否发生也取决于当月球处于交点时是否是满月相。因此第二点原因:当月球绕地球公转时,它完成两个新月之间一个完整的周期的的时间和它回到黄道平面的时间并不一样长。有三个“月”会对月相和月食的形成产生影响。第一个月叫做“交点月”,它的时长为 27.2 天,指的是月球绕地球运转,连续两次通过白道与黄道同一交点所需要的时间。

第二个月叫做“朔望月”,它会持续 29.5 天,是月球绕地球公转相对于太阳的平均时间,也是连续两个新月之间的平均时间。由于地球公转的存在,月球需要更长的时间才能赶上太阳,并回到原来的位置。第三个叫做“近点月”,指的是月球绕地球公转连续两次经过近地点(远地点)的时间间隔。近点月会对月食的出现和时长产生影响。

这三个“月”共同形成了所谓的“沙罗周期”,古人很早就发现了“沙罗周期”并将它用于预测月食出现的时间、地点和状态。每个“沙罗周期”的时间长达 6585 天。

月食类型
月食可分为三种类型:
半影月食:不易观察,仅发生在月球运行到地球半影时。
月偏食:发生在月球部分进入地球本影时。
月全食:发生在月球完全进入地球本影时。
月食全食
月球被本影完全遮盖的时间称为全食。当有人提到月食的全食时,他们指的是整个过程的中间部分,不包括月球处于半影或本影边缘的月偏食阶段。全食通常持续 20 至 100 分钟。
月食分类
当地球阴影遮挡其卫星时,会发生一系列相互作用,导致月球的颜色和亮度随着地球大气状况而变化。
地球本影无法被太阳照射,但地球大气中的成分(如火山灰、灰尘和水蒸气)可以折射阳光,照亮月球。折射后的光通常处于光谱的红光区域,因此月食期间月球通常呈现深棕色至橙黄色。有关其中的光学原理,请参阅光学原理。
法国天文学家 André Danjon 制定了“丹戎级”(也称邓祥月食亮度表)来评估月球的亮度。
L=0: 极暗,几乎无法辨认。大气中充满微粒。
L=1: 较暗,呈现暗棕色或灰黑色。
L=2: 深红色或铁锈色,本影中心较暗,边缘较亮。
L=3: 砖红色,本影边缘带有一些淡黄色。
L=4: 明亮的铜红色或橘色,本影边缘非常亮。需要清澈的大气。
月食频率
月食并不常见。平均每年最多出现三次(但一年三次月食的情况极少见)。大约三分之一是模糊的半影月食,三分之一是相对容易观察的月偏食,剩下的就是让无数天文爱好者和摄影师激动不已的月全食。

月食观测
月食可在世界各地的夜晚(包括不同时间段)观测,在某些地区,月食看起来几乎相同。月食的持续时间取决于月食的类型及其在地球阴影中的位置。最长的月食从头到尾可以持续数小时。
(准备好将你的草坪椅摆好,找一个完美的夜晚来欣赏下一次月食的宏伟景象吧!令人难忘的月食并非天天都有,有了下面的链接,你可以轻松查询下一次月食会在你所在地区出现的时间。)
参考资料
维基百科
天文学名词
science-JESSIKA TOOTHMAN
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