月食是怎么形成的(月食形成的原因是什么)

月食,又称月蚀,是一种当月球运行进入地球的阴影时,原本可被太阳光照亮的部分,有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的月相的天文现象。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。

月食形成的原因是什么

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。

月食是怎么形成的(月食形成的原因是什么) 

图解:这种合成图片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。

月食是怎么形成的(月食形成的原因是什么) 

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。

月食是怎么形成的(月食形成的原因是什么) 

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。

月食是怎么形成的(月食形成的原因是什么) 

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)

月食是怎么形成的(月食形成的原因是什么) 

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。

月食是怎么形成的(月食形成的原因是什么) 

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黄色。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黄色。)
  • 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。

月食是怎么形成的(月食形成的原因是什么) 

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。)

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    作者:爱运营的鱼蛋酱
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