日食

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[拼音]:rishi

[英文]:solar eclipse

太阳被月球遮蔽的现象。月球在绕地球执行过程中,有时会走到太阳和地球中间,这时月球的影子落到地球表面上,位于影子里的观测者便会看到太阳被月球遮住,这就是日食。

日食的种类

月球的影子可以分为本影、伪本影和半影三部分。月球绕地球的轨道和地球绕太阳的轨道都不是正圆,所以日、月同地球之间的距离时近时远。因此在日食时,观测者有时可能在本影范围内(图1a),有时则可能在伪本影(本影的延长部分)范围内(图1b)。在本影内,观测者看到太阳全部被月球遮住,这称为日全食(图2);在伪本影内,则见月球不能完全遮住太阳,在太阳边缘剩下一圈光环,这称为日环食(图3);在半影内,则见太阳的一部分被月球遮住,这称为日偏食。

本影或伪本影在地面扫过的区域称为日食带。本影扫过的区域可以看到日全食,称为全食带;伪本影扫过的区域可以看到日环食,称为环食带。日食带的宽度一般为几十公里至二、三百公里。有时候地面正好在本影和伪本影交界附近,日食发生的开始或最后阶段可以看到日环食,而中间地区则可以看到日全食,这种情况称为日全环食。日食带两旁是半影扫过的区域,可以看到日偏食。看到偏食的区域远比看到全食或环食的区域广。如果本影和伪本影在地球邻近掠过不接触地面,只有半影扫过地面,地球上就只能看到日偏食。全世界每年最多可以发生5次日食,最少也要发生2次。根据1901~2500年的日食统计,每世纪平均发生日偏食82.5次,日环食82.2次,日全食67.2次,日全环食4.8次,共计236.7次。对于某一确定地点来说,平均每三年左右就可以看到一次日偏食,日全食则平均三百多年才能看到一次。图4示明1973~2000年的日食路线。

日食的过程

日全食分为五个阶段:

(1)月球圆面刚刚和太阳圆面相接触时称为初亏,这时日偏食开始;

(2)初亏以后约一个小时,月球和太阳两圆面相内切称为食既,这时日全食开始;

(3)月球圆面中心和太阳圆面中心最近时称为食甚;

(4)月球圆面和太阳圆面第二次内切称为生光,这时日全食结束,从食既到生光一般只有2~3分钟,最长不超过7分半钟;

(5)生光以后约一个小时,月球圆面和太阳圆面第二次外切称为复圆,日偏食结束(图5)。日环食没有食既和生光,而有环食始和环食终。日偏食只有初亏、食甚和复圆。日偏食食甚的时候,太阳圆面视直径中被月球遮住的部分称为食分(以太阳视直径为单位)。日全食和日环食的食分的定义是月球视直径与太阳视直径之比。日偏食和日环食的食分都小于1,日全食的食分则大于或等于1。

日食的条件

假如月球轨道跟黄道在同一平面,那么每月逢朔就都要发生日食。实际上白道跟黄道平均有约5°9′的倾角,朔的时候月球有时在太阳的上方通过,有时在太阳的下方通过,并不是每次都可以遮住太阳而发生日食。只有当朔时太阳离白道与黄道的交点在某一角度以内才会发生日食,这个角度称为日食限。日食限是变化的,最小为15°4,最大是18°5。

发生日食需要满足两个条件:一是月球在朔的时候,二是太阳同交点的距离在日食限以内。月球从朔到下一次朔是一个朔望月,平均长29.53059天。太阳从月球轨道的升交点(或降交点)再回到升交点(或降交点)是一交点年,平均长346.62天。朔望月与交点年的最小公倍数就和日食的周期有关。

日食的周期

古代巴比伦人发现日食具有 223个朔望月的周期。223个朔望月等于6585.3天,19交点年等于6585.8天,二者差不多相等。这 223个朔望月,也就是18年零11天的周期称为沙罗周期。例如 1981年7月31日发生日全食,18年零11天以后在1999年8月11日也要发生日全食。但 223个朔望月并不恰好等于 19交点年,还有0.5天的差;223个朔望月也并不恰好等于整天数,还有0.3天的差数。因此,经过一个沙罗周期以后,在地面上看到的日食的情况也有变化。看到日食的区域也并不跟上一次看到日食的区域相同。

中国汉代发现日食具有135个朔望月的周期。135个朔望月等于3986.6天,11.5交点年等于3986.1天,135个朔望月约合11年少31天。例如 1981年7月31日发生日全食,135个朔望月以后在1992年6月30日也会发生日全食。

中国古代日食记录

中国古代有丰富的日食记录。最早的一次是《尚书·胤征》记载的“乃季秋月朔,辰弗集于房……”古今中外的学者们对这次日食的具体年份推断不一致,有的推算在公元前2165年,有的推算在公元前1948年,但一般都认为这是世界最早的日食记录。《诗经·小雅》记载“十月之交,朔日辛卯,日有食之……”这是周幽王六年十月朔,即公元前 776年9月6日的日食。《春秋》一书记载有日食37次,除极少数几次还待考证外,已证明绝大多数都是正确可靠的。如不计甲骨文中的记载,从古代到清朝,史书中共有一千多次日食记录。

参考书目

朱文鑫:《历代日食考》,商务印书馆,上海,1934。

唐汉良、馀宗宽:《日月食及其计算概要》,江苏人民出版社,南京,1959。

W.M.Smart,Textbook on Spherical Astronomy,6thed.,pp.386~401,CambridgeUniv.Press,Cambridge,1977.

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