月食是如何产生的?
数亿年来,月球一直紧紧地伴随地球左右。当它永不停歇地绕着地球转动时,这个活泼的卫星偶尔会精确地运行到地球的阴影之中,并且发出一种怪异的红色光芒。这就是我们常说的月食。 图解:这种合成如今已经成为一种普遍的拍摄月食等天文现象的手段。欣赏更多月球照片。 人类对天文的兴趣可以追溯到石器时代。古希腊,古代中国和古巴比伦的人们都深深着迷于他们头顶的天空。通过古人记载着月食的文献,我们有机会一窥古文明对各种天文现象的描述和理解。比如,在《元史》(元朝的史书)中就详细地记载了一次发生于1277年5月19日的月食,其时间持续长达两个多时辰资料来源:大英百科全书。中国的天文学家运用他们掌握的知识极其精确地预测了月食的发生。此外,这些关于月食的记载还可以帮助我们准确地确定一些重大历史事件发生的时间地点以及经过。 早在公元前五百年,古人就已经正确掌握了各种月相和月食产生的原理。他们留下了很多关于日食和月食的记载,尤其是当它们和重大历史事件相对应时。在古人眼里,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。 有的时候,月食的出现甚至会影响历史的进程。比如,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打败了雅典人。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。 人类观察研究月食的历史已经有3000多年了,今天我们应当延续这种传统并且继续研究月食。 什么是月食? 那么到底什么是月食?其实月食非常简单又很有意思。简单来说,当月球运行到地球的阴影部分时,地球正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的阴影。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,这里则部分受到太阳直射。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。因此,月食仅仅在满月期间出现。(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,不是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272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295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”并且利用它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。 月食也分三种类型。「 ”半影月食”不容易观测,只在月球运行到地球的「 ”半影”中才会出现。「 ”月偏食”则在月球部分进入地球的本影时出现。而当月球全部进入本影时,就形成了「 ”月全食”。 月球被本影完全遮盖的时间叫做全食。当你听到别人提到月食的全食的时候,那么他们指的是整个过程的中间部分。全食不包括月球穿过半影时或月偏食阶段其处在本影两端的时间。全食通常会持续20至100分钟 月食的分类 当地球的阴影遮住它的卫星时会发生很多的相互作用。当月食发生时,月球的颜色和亮度都会随着地球大气情况的不同而产生变化。 阳光无法通过地球照射到地球的本影。但地球大气中的成分(比如火山灰,尘埃和水蒸气)会折射阳光,从而把月球照亮。经过折射的光线通常处于光谱中红光的位置,因此月球在月食时常常呈现出深棕色到橙**。了解更多此中的光学原理,请参阅光的原理。 法国天文学家André Danjon制定了「 ”丹戎级”(也叫邓祥月食亮度表),用于评定月球的亮度。 L=0: (这个亮度的月食通常非常暗,在空中几乎无法被辨认出来。此时,浓稠的地球大气充满各种各样的微粒。) L=1: (这种月食也比较暗,但月球容易呈现出暗棕色或者暗灰色。要辨认出这种月亮也不容易。) L=2: (此时的月球会呈现出深红色或铁锈色的阴影。本影中央非常暗淡,但边缘会亮一些。) L=3: (这个亮度等级下的月食通常被描述成砖红色,在本影边缘带有一些淡**。) L=4:(这个等级的月食呈现出明亮的铜红色或者橘色。本影的边缘非常明亮,蓝蓝的。这种月食的产生需要非常清澈的大气。) 月食很少发生。平均来说,每年最多只会出现三次(然而一年三次月食的情况极其少见)。大约三分之一的时候出现的都是模糊的半影月食。还有三分之一的时候会出现月偏食,相对来说月偏食更值得观测。剩下的就是让无数天文爱好者和天文摄影师们为之狂热的月全食。 图解:(一次发生在2004年10月27号的月食,由于地球大气极佳的透明度,所以显得格外明亮。) 图解:ROGER RESSMEYER/SCIENCE FACTION/GETTY IMAGES 你可以在任何地方的夜晚观赏月食(包括整个晚上的不同时间),在一些特殊地区的人看来,月食看上去几乎是一致的。月食的时长与月食的类型和月球在地球阴影中的位置相关。最久的月食从头到尾可以持续数个小时。) (准备好摆出一张草坪椅,找一个完美的夜晚来感受下一次月食的宏伟壮丽吗?令人难忘的月食并不是每天都会出现,但有了下面的链接,你可以轻松查询下一次月食会在什么时候出现在你所在的地区。) 参考资料 1WJ百科全书 2天文学名词 3 science-JESSIKA TOOTHMAN 如有相关内容侵权,请于三十日以内联系作者删除 转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处
在古代的时候,祖辈们就根据月相变化(月相就是由于日、地、月相对位置的变化,人们看到的不同形状的月亮形成各种了月相。在地球上看月亮,有时像镰刀,是蛾眉月;有时是半月,叫弦月;有时如一轮明镜,金光四射,叫满月;有时全部黑暗,这叫新月。由于月球围绕地球向东运行而变化,于是就形成了新月—上弦月—满月—下弦月—新月月相的周期性的交替,月相的周期大约为2953日)的周期,编订了历法。中国是世界上天文学发达是最的国家之一。由于生产和生活的需要,人们从远古时期就已经对天文现象进行观察,经过世代连续不断的努力,积累了越来越多的天文学知识,并逐渐形成了内容丰富且具有独特风格的天文学体系。中国古代天文学在许多领域曾长期在世界上处于领先的地位,在中华民族文化史上,历法是中国古代天文学的核心。中国古代历法不单纯是关于历日制度的安排,它还包括对太阳、月亮和土、木、火、金、水五大行星的运动及位置的计算;恒星位置的测算;每日午中日影长度和昼夜时间长短的推算;日月交食的预报等等广泛的课题。从某种意义上讲,中国古代历法的编算相当于近现代编算天文年历的工作。为此,我国古代天文学家展开了一系列的观测与研究活动:譬如对历法诸课题的共同起算点——历元的选定,对一个又一个天文学概念的阐述,对种种天文常数的测算、各种天文数表的编制,对具体推算方法、天体测量方法和数学方法的抉择和改进等等。
为适应农牧业发展的需要,我国历史上曾制订过100多种历首创历法。在殷墟出土的甲骨文里就有关于古代历法的记载,表明我国早在3000多年前就已经制定了自己的历法。从商代(公元前14世纪~前12世纪)的甲骨文和出土的其他文物中可以证实,早在商代我国古代先民就已经知道利用大、小月和根据自然现象的周期变化,把12个月算作1年,将闰月设在年终,称为“十三月”。在祖庚、祖甲时代的甲骨上曾记载1年中有两个六月,证明当时已经知道在年中设置闰月来平衡大、小月。《尚书·尧典》记载“期三百有六旬有六日,以闰月定四时成岁”,说明当时已经知道1年有366日,并且还设置了闰月。
春秋战国时期,是我国古代从奴隶制向封建制过渡的社会大变革的时代,促使包括科学技术在内的古代文化得到长足的进步。中国最早的成文历法就出现于此。这一时期出现了一批著名的天文学家,鲁有梓慎,晋有卜偃,郑有裨灶,宋有子韦,齐有甘德,楚有唐昧,赵有尹皋,魏有石申夫(亦名石申)等等,他们都促进了天文历法的发展。
汉朝初期的历法基本上是沿用秦以来的颛顼历。
汉武帝时,公孙卿、壶遂、司马迁等受命编制汉历,最后选定邓平编制的太初历,于太初元年(公元前104年)开始实行。太初历以365日为回归年长度,29日为朔望月长度,规定以正月为岁首,并首次引入了中国独创的二十四节气,首次计算了日月交食的发生周期。历中所采用的行星汇合周期的数值也较为准确。太初历是自有科学历法以来,第一部资料完整的传世历法。
《三统历》是西汉绥和二年(公元前7年)开始实施的历法。
西汉末刘歆把董仲舒唯心主义的“三统说”(即历史循环论,认为天之道周而复始,黑、白、赤三绕循环往复)塞进太初历,稍事扩充,改名三统历。由于它穿凿附会于乐律、易数、五行等,并以神秘地解释历法中一些数据的来源,在理论上违背了科学和实践,对后世历法的改革带来不良影响。
《三统历》,不仅系统阐述了邓平的八十一分法,而且扩充了很多原来简略的天文知识和上古以来天文文献的考证,为《汉书·律历志》历法部分的蓝本。其具体内容有造历的理论,节气、朔望、月食及五星等的常数和运算推步方法及基本恒星的距离等。包含了现代天文年历的基本内容,因而被认为是世界上最早的天文年历的雏形。《汉书·律历志上》:“刘向总六历,列是非,作《五纪论》。向子歆究其微渺,作三统历及谱以说《春秋》,推法密要,故述焉。”《后汉书·律历志中》:“自太初元年,始用三统历”王先谦集解引清钱大昕:“三统与太初异名而同实。刘子歆用太初法推衍之以说《尚书》、《春秋》,又追日月五星同起牵牛之始,以为太极、上元,初非别立一术,则三统之名不自歆始也。”
《三统历》施行100多年后,“历稍后天”。东汉章帝元和二年(公元85年),《三统历》“失天益远”,于是,章帝下诏改行《四分历》。《四分历》是由当时任左中郎将的贾逵会同其他治历者集体修订的。
贾逵(公元30—101)是东汉时期著名的天文学家和经学家,他是刘歆的弟子贾徽之子,通晓经史,并精通天文学,颇有造诣。
根据《续汉书·律历志中》中的“贾逵论历”,贾逵主张历法计算中应按黄道坐标测算日、月运行的轨道,认为以赤道坐标测算会出现误差,当时史官“推合朔、弦、望、月食加时率多不中,在于不知月行迟疾意”明确提出月行速度有迟疾,月球的运动为不等速;认为月行迟疾“乃由月所行道有远近出入所生,率一月移故所疾处三度,九岁九道一复”。四分历中所测定的黄道与赤道的夹角具有极高的精度,并增加了二十四节气昏旦中星、昼夜刻漏和晷影长度等新内容,比太初历有显著进步,为后世历法所依循。
公元412年,北凉赵厞创作《元始历》,打破了以前的立法中19年7闰的限制,规定在600年中间插入221个闰月。可惜赵靡的改革没有引起当时人的注意,例如著名历算家何承天在公元443年制作《元嘉历》时,还是采用19年7闰的古法。《大明历》亦称“甲子元历”,由南北朝时期杰出的天文学家、数学家祖冲之创制,是一部较为先进的历法。《大明历》成历于刘宋大明六年(462),当时祖冲之33岁。《大明历》规定一回归年为3652428日,是我国赵宋统天历(1199)以前最理想的一个数据。在制历时首先考虑岁差。所谓“岁差”就是由于地球在运行过程中受到其他天体的吸引作用,地球自转的方向发生缓慢而微小的变化。因此从这一年的冬至到下一年的冬至,地球上看,太阳并没有回到原来的位置,而是岁岁后移,这也就引起了24节气位置的变动。祖冲之确定每45年11月差1°,这个“岁差值”虽很不精确,但引进“岁差”编制历法,是历法有了更科学的基础,而且在天文学中“回归年”和“恒星年”2个概念被区分开来。
这是在我国首次求出历法中通常称为“交点月”的日数为2721223日,与近代测得的数据(27321222)极其相近。所谓“交点月”就是月亮在天体上运行的路线有2个交点(也叫黄白交点),月亮2次经过同一交点的时间叫交月点。在当时天文学的技术条件下,祖冲之能得到这样精密的数字,令人惊叹。
《大明历》采用了391年中设置144个闰月的新闰法,比古历的19年7闰更为精确;《大明历》还首次引入了“岁差”的概念,是我国历法史上的一次重大改革。
农历是我国采用的一种传统历法,又称夏历或中历。有人把它叫作“阴历”,但这很容易造成误解。事实上,我国的农历既不是纯粹的阴历,也不是纯粹的阳历,而是一种阴阳历。它使用阴历的历月,这可以保证每个历月中的第十五天或第十六天都遇上满月。同时,它又采用阳历的平均年长,使历年的平均长度尽可能接近于回归年的长度。为此,在农历中平均每隔2年多的时间,就要在一年中额外增加1个月,称为“闰月”,例如闰五月、闰七月,等等。凡是有闰月的年份就是“闰年”,一年之中有13个月;没有闰月的年份则是“平年”,仍为12个月。
中国在辛亥革命后,于1912年开始采用公历,但用中华民国纪年。1949年中华人民共和国成立后,正式采用公历纪年。
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。
也作月蚀。地球运行到月球和太阳的中间并成一线时,太阳的光正好被地球挡住,不能射到月球上去,便成月食。月球全部进入地球阴影时叫月全食;部分进入地球阴影时叫月偏食。
月食发生在农历十五前后。早在公元前13世纪左右,中国商朝甲骨文中就有日食、月食的记载。公元前776年,中国已有月食的确切记录。
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。
月食过程
月全蚀后半影食始:月球刚刚和半影区接触,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。
1、半影食始:月球刚刚和半影区接触,这时月球表面光度略为减少,但肉眼较难觉察。
2、初亏(仅月偏食和月全食):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。
3、食既(仅月全食):月球进入地球本影,并与本影第一次内切。月球刚好全部进入地球本影内。
4、食甚:月圆面中心与地球本影中心最接近的瞬间,此时前后月球表面呈红铜色或暗红色。[原因:太阳光经过地球大气层时发生折射,使光线向内侧偏折,但每种光的偏折程度不一样(色散),红光偏折程度最大,最接近地球阴影,映在月球上。
此外,由于大气层的灰尘及云的含量与位置不同,光线偏折程度会有不同,因此月全食时的月球是暗红、红铜、或橙色的。同样的道理,由于大气层的折射,朝阳与夕阳不是白色的,而根据高度因为大气折射程度不同,呈现橙色或红色。
月食是如何产生的?
本文2023-10-26 15:36:49发表“古籍资讯”栏目。
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