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    • 天文现象

    月食[天文现象]

    月食是一种特殊的天文现象,指当月球运行至地球的阴影部分时,在月球和地球之间的地区会因为太阳光被地球所遮闭,就看到月球缺了一块。此时的太阳、地球、月球恰好(或几乎)在同一条直线上。月食可以分为月偏食月全食半影月食三种。月食只可能发生在农历十五前后。地球在背着太阳的方向会出现一条阴影,称为地影。地影分为本影半影两部分。本影是指没有受到太阳光直射的地方,而半影则只受到部分太阳直射的光线。月球在环绕地球运行过程中有时会进入地影,这就产生月食现象。当月球整个都进入本影时,就会发生月全食;但如果只是一部分进入本影时,则只会发生月偏食。月全食和月偏食都是本影月食。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 月食 英文名: Lunar eclipse
    类型: 天文现象 发生时间: 农历十五前后

    目录

    概述/月食[天文现象] 编辑

    月食原理示意图月食原理示意图
    月食(lunar eclipse)又被称为月蚀,指月球被地影遮掩而发生的食。地球在背着太阳的方向会出現一条阴影,称为地影[1] 。地影分为本影和半影两部分。本影是指没有受到太阳光直射的地方,而半影则只受到部分太阳直射的光线。

    月球运行进入地球的阴影(本影部分)时,原本可被太阳光照亮的部分,部分或全部不能被直射阳光照亮,使得位于地球的观测者无法看到普通月相的天文现象就是月食。月食发生时,太阳地球月球恰好或几乎在同一条直线上,因此月食必定发生在满月的晚上(农历十五、十六、或十七)[2] ,如《说文》所说“日蚀则朔,月蚀则望”。

    每年发生月食数一般为2次,最多发生3次,有时一次也不发生。因为在一般情况下,月亮不是从地球本影的上方通过,就是在下方离去,很少穿过或部分通过地球本影,所以一般情况下就不会发生月食。据观测资料统计,每一个世纪中半影月食,月偏食、月全食所发生的百分比约为36.60%、34.46%和28.94%[3]

    在21世纪共有230次月食,其中87次半影食,58次偏食和85次全食。

    历史/月食[天文现象] 编辑

    2003年5月15日美国旧金山拍摄的月全食2003年5月15日美国旧金山拍摄的月全食

    古时候,人们不懂得月食发生的科学道理,像害怕日食一样,对月食也心怀恐惧。古代中国与非洲民间认为月食是“天狗吞月”,必须敲锣打鼓才能赶走天狗。

    公元前2283年美索不达米亚的月食记录是世界最早的月食记录,其次是中国公元前1136年的月食记录。月食现象一直推动着人类认识的发展。早在汉朝时,中国天文学家张衡就弄清了月食的部分原理。他认为是地球走到月亮的前面把太阳的光挡住了,“当日之冲,光常不合者,蔽于地也,是谓暗虚,在星则星微,遇月则月食。”[4]

    公元前4世纪,亚里士多德从月食时看到的地球影子是圆的,而推断地球是球形的。公元前3世纪的古希腊天文学家阿利斯塔克(Aristarchus)和公元前2世纪的伊巴谷(Hipparchus)都提出通过月食测定太阳一地球一月球系统的相对大小。伊巴谷还提出在相距遥远的两个地方同时观测月食,来测量地理经度。2世纪,托勒密利用古代月食记录来研究月球运动,这种方法一直延用到今天。在火箭和人造地球卫星出现之前,科学家一直通过观测月食来探索地球的大气结构[5][6]

    分类/月食[天文现象] 编辑

    月食可分为月偏食月全食半影月食三种。

    月全食

    月全食与月偏食月全食与月偏食
    地球的直径大约是月球的4倍,在月球轨道处,地球的本影的直径仍相当于月球的2.5倍。所以当地球和月亮的中心大致在同一条直线上,月亮就会完全进入地球的本影,而产生月全食。

    月偏食

    而如果月球始终只有部分为地球本影遮住时,即只有部分月亮进入地球的本影,就发生月偏食。

    半影月食

    太阳的直径比地球的直径大得多,地球的影子可以分为本影半影。如果月球进入半影区域,太阳的光也可以被部分遮掩,即出现半影月食的天象。由于在半影区阳光仍十分强烈,月面的光度只是极轻微减弱,多数情况下半影月食不容易用肉眼分辨。所以有的人不称其为月食,认为月食只有月全食和月偏食两种。然而事实上半影月食是经常发生的[7]

    过程/月食[天文现象] 编辑

    月食过程示意图月食过程示意图

    半影食始

    月球刚刚和半影接触时称为半影食始,这时肉眼觉察不到。

    正式的月食的过程分为初亏、食既、食甚、生光、复圆五个阶段。

    初亏

    标志月食开始。月球由东缘慢慢进入地影,月球与地球本影第一次外切

    月全食全过程月全食全过程

    食既
    月球的西边缘与地球本影的西边缘内切,月球刚好全部进入地球本影内。

    食甚
    月球的中心与地球本影的中心最近。

    生光

    月球东边缘与地球本影东边缘相内切,这时全食阶段结束。

    复圆

    月球的西边缘与地球本影东边缘相外切,这时月食全过程结束

    月球被食的程度叫“食分”,它等于食甚时月轮边缘深入地球本影最远距离与月球视经之比。

    半影食终

    月球离开半影,整个月食过程正式完结[8]

    月食大小/月食[天文现象] 编辑

    月食月食
    月食程度的大小用食分来表示。食分等于食甚时,月球视直径在食甚时进入本影的部分与月球视直径之比。食甚时如月球恰和本影内切,食分等于1。食甚时如月球更深入本影,食分用大于1的数字表示。月全食的食分大于或等于1。偏食的食分都小于1。半影月食的食分用月球直径进入半影的部分与月球视直径之比来表示。半影月食的食分大于0.7时,肉眼才可以觉察到[9][8]

    时间/月食[天文现象] 编辑

    相比于日蚀,月食发生的时间(月球由进入至走出地影)是十分长的,平均需时数小时,各年月食的时刻在大部分日历上均有说明。月全蚀时间最长可长达1小时45分,日全蚀最长仅能7分31秒。2011年6月16日的月全蚀阶段达到1小时41分钟。但是2003年11月8日的月全蚀整个只有25分钟。

    亮度/月食[天文现象] 编辑

    月食月食
    由全食的月球的颜色和其它特征以及邓祥(Andre-Louis Danjon)制订的月食光度表,评定月球的亮度。如果你有近视眼,拿下你的眼镜,比较失焦的月球和失焦的恒星(已知亮度)。如果你有双筒望远镜,反过来看月球,并配合亮度减弱系数,再比较肉眼观察恒星的亮度。记录在月偏食的每一阶段,月球边缘的可见程度,以及暗淡的恒星转为可见的情形。月球在满月时的亮度达-12½等,在较亮的月全食时降到-4.0等,在很暗的月全食时约可降到4.0等。近代评定月食时的月球亮度几乎都是使用20世纪初法国天文学家邓祥制订的月食亮度表,该表分为五个L级距,L表示光度(Luminosity),每个级距都有各自的定义。这个分级表极为有用,但总有一些月食是混合型的。所以,有时候你可以使用小数,例如:L=3.4、L=2.5来评分,甚至给予不同的月面位置不同的等级。那么在月全食的不同阶段呢?大部分的书籍都指出邓祥月食亮度表的理想适用时间为食甚前后。不过该表的确包括一些本影边缘的特徵,通常只有在食既或生光前后才看得到。
    邓祥月食亮度表L=0非常暗的月食,月球几乎看不见,尤其是在食甚时。
    L=1暗的月食,灰色至棕色,月面的细节难以分辨。
    L=2深红或锈红的月食,本影中央特别黑,外部边缘则较亮。
    L=3砖红色的月食,本影边缘较亮、黄黄的。
    L=4橘色或古铜色、非常明亮的月食,本影边缘明亮、蓝蓝的。或许在邓祥月食亮度表以外的最好方式是比较被食的月球的亮度和行星或恒星的亮度。但是,相形之下,月球的总亮度是散布在很大的区域,我们如何来比较两个不同物体的总亮度呢?如果你的近视眼度数很深,你只要用手拿著眼镜来观看失焦的月球和恒星,只要它们的影像差不多大了,就可以比较它们的亮度。(如果月亮和恒星有不同的仰角高度,需考虑大气消光的影响,参考观天习题十二)。如果你没有戴眼镜,你可以使用凸面的镜子或圣诞树玻璃挂饰类的反射物体来比较月球和恒星。(它们可以让月球看起来很小)。
    如果你有双筒望远镜,你可以反过来用大镜片的那一端来看月球,月球会变成亮度大减的一个点,这样就可以和肉眼所见的恒星来比较亮度。用错误的方式来看月球,其亮度会减多少只和望远镜的倍率有关。假设光线经过双筒望远镜时损失了25%,月球和行星观测者协会订出了倍率-亮度减弱系数:6X-4.2等、7X-4.5等、8X-4.8等、10X-5.3等、11X-5.5等、20X-6.8等。人们还可以做哪些事来辅佐邓祥月食亮度表呢?该表提到了一些月面特徵的可见性,你是否可以增加一些叙述,例如月球海的可见程度,最小可见的月球海,月球边绿的可见程度等等。这是有点狡诈的问题,因为月食时,月球某一侧的亮度可能会造成另一侧的边缘较难见到。最后,你还观察在月食时从背景浮现出的无数恒星,来测量月食的黑暗程度。即使是最明亮的月食也允许出现同样的效果,如同最暗的月食。只有在初亏至食既的阶段,如果可看到更多的恒星,才表示将会出现较暗的月食。不过这个测量方式的难度颇高,因为你只有短暂的时间测量极限星等,而且你的观测地点可能本身有些限制(例如光害),或是受到当晚的大气清澈度(Transparency)的影响。当然,评定月食时月球的颜色和亮度会受到你的气象及天空条件的影响。所以尽量选择远离城市光线的观测地点,并祈祷有一个非常清朗的天空。

    红月亮成因/月食[天文现象] 编辑

    在月全食的某个阶段,月亮会变成红色,很多人浪漫地认为这是月亮“羞红了脸”,也有人认为这是不吉祥的预兆。实际上,这只是一种光的散射现象,是地球大气层中的正常现象。太阳光是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫7种单色光按一定比例的复合。在月全食发生时,太阳发出的光到达月球前要先进入地球最外侧的透明而且致密的大气层。在大气层中,受到灰尘、云等的散射和吸收后,其他颜色光都向四面八方散射,而红色光线波长较长,不容易受到散射、吸收的影响,它可以顺利通过大气层,折射到地影中的月亮上,所以在月全食时看到的月亮就是红色的了。如果地球没有大气层,月球在月全食时就会变得完全黑暗。同样,在空气污染很严重的地方,由于大气对光的散射作用,即使是没有发生月食时,月亮看上去也会偏红。

    但是在月偏食时,月球没有完全进入地球的阴影区,于是一部分月面会被太阳光照亮。虽然此时月球的黑暗部分仍是红色的,但是太阳光非常明亮,以至于在它的映衬下无法看到红月亮[10]

    近十年时间表/月食[天文现象] 编辑

    2010年

    1月1日月偏食(初亏2:52,食甚3:23,复圆3:54)
    6月26日日月偏食(初亏18:17,食甚19:38,复圆21:00)
    2011年
    6月16日月全食(初亏2:22,食甚4:12,复圆6:02)
    12月10日-11日日月全食(初亏20:46,食甚22:32,复圆11日0:19
    2012年

    6月4日月偏食(初亏18:01,食甚19:03,复圆20:07)

    11月28日半影月食。
    2013年

    4月26日月偏食(初亏3:52,食甚4:08,复圆4:25)
    2014年

    10月8日月全食(初亏17:14,食甚18:54,复圆20:34)
    2015年
    4月4日月全食。(初亏18:16,食甚20:01,复圆21:46)
    2016年
    2017年

    8月8日月偏食(初亏1:23,食甚2:21,复圆3:19)
    2018年

    1月31日月全食(初亏19:48,食甚21:30,复圆23:11)
    7月28日月全食(初亏2:25,食甚4:22,复圆6:20)
    2019年
    7月17日月偏食(初亏4:02,食甚5:31,复圆7:01)

    2020年

    注:标注时间均为北京时。

    中国民间传说/月食[天文现象] 编辑

    古时候,有一位名叫“目连”的公子。生性好佛,为人善良。十分孝顺母亲,但是,目连之母,身为娘娘,生性暴戾,为人好恶。
    有一次,目连之母突然心血来潮,想出了一个恶主意:和尚念佛吃素,我要作弄他们一下,开荤吃狗肉。她吩咐做了三百六十只狗肉馒头,说是素馒头,要到寺院去施斋。目连知道了这事,劝说母亲不听,忙叫人去通知了寺院方丈。方丈就准备了三百六十只素馒头。藏在每个和尚的袈裟袖子里。目连之母来施斋,发给每个和尚一个狗肉馒头。和尚在饭前念佛时,用袖子里的素馒头将狗肉馒头调换了一下,然后吃了下去。目连之母见和尚们个个吃了她的馒头,“嘿嘿”拍手大笑说:“今日和尚开荤啦!和尚吃狗肉馒头啦!”方丈双手合十,连声念道:“阿弥陀佛,罪过,罪过!”事后,将三百六十只狗肉馒头,在寺院后面用土埋了。
    这事被天上玉帝知道后,十分震怒。将目连之母打下十八层地狱,变成一只恶狗,永世不得超生。目连是个孝子,得知母亲打入地狱。他日夜修炼,终于成了地藏菩萨。为救母亲,他用锡杖打开地狱门。目连之母和全部恶鬼都逃出地狱,投生凡间作乱。玉帝大怒,令目连下凡投身为黄巢。后来“黄巢杀人八百万”,传说就是来收这批从地狱逃出来的恶鬼。
    目连之母变成的恶狗,逃出地狱后,因十分痛恨玉帝,就窜到天庭去找玉帝算帐。她在天上找不到玉帝,就去追赶太阳和月亮,想将它们吞吃了,让天上人间变成一片黑暗世界。这只恶狗没日没夜地追,她追到月亮,就将月亮一口吞下去;追到太阳,也将太阳一口吞下去。不过目连之母变成的恶狗,最怕锣鼓、燃放爆竹,吓得恶狗吞下的太阳、月亮,又只好吐了出来。太阳、月亮获救后,又日月齐辉,重新运行。恶狗不甘心又追赶上去,这样一次又一次就形成了天上的日蚀和月蚀。民间就叫“天狗吃阳”,“天狗吃月亮”。直到现在,每逢日蚀、月蚀时,不少城乡百姓还流传着敲锣击鼓、燃放爆竹来赶跑天狗的习俗[11]

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    参考资料
    [1]^引用日期:2015-08-27
    [2]^引用日期:2015-08-24
    [3]^引用日期:2015-08-24
    [4]^引用日期:2015-08-24
    [5]^引用日期:2015-08-24
    [6]^引用日期:2015-08-24
    [7]^引用日期:2015-08-24
    [8]^引用日期:2015-08-24
    [9]^引用日期:2015-08-24
    [10]^引用日期:2015-08-24
    [11]^引用日期:2015-08-24
    扩展阅读
    1地影和月影如何计算?
    2如何利用月食测量地球半径
    3公元2001-3000年月食表
    4追逐十年来最美“红月亮”
    5有关月全食的传说和故事
    6月食(诗歌)

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