日月食表-323

    晴空中的太阳正在被月亮圆圆的黑影侵蚀，日食发生了。早已得到消息的人们拿出黑胶片或熏黑的玻璃，观察着，议论着。黑影逐渐变大，然后又逐渐退出，日食结束，一切复原。日偏食并不罕见。地球上平均每百年发生240次日食，在很大的范围内都可以看到偏食现象。对于地球上的任一地点，平均3年左右就能见到一次。日全食才是真正的奇观。月亮的黑影越来越大，太阳只剩下蛾眉似的弯钩。天空迅速变暗，气温明显下降。由于太阳对地面各处辐射加热程度的变化，有时会刮起一阵阴风。飞鸟、家禽和家畜面临突然到来的黄昏，不安地返回巢舍。“蛾眉日”越来越细，终于完全消失。在最后一刹那，“黑太阳”的边缘出现一串光亮的颗粒，称为“贝利珠”。这是因为月亮边缘有高低不平的环形山，最后几缕阳光留在山谷低处，在黑暗的背景上闪亮如珠。突然降临的黑暗恍若深夜，星斗灿然出现。由于全食区范围有限，远处天边还留着一带霞光。月影周围显出平时看不到的日冕，它苍白的辉光向外逐渐减弱，这是太阳的高层大气。日全食只能持续几分钟（最多7分半），接着是另一边的贝利珠，然后是蛾眉日。月影逐渐退出太阳，天空快速转亮，人们仿佛从梦境中走出。日全食是很罕见的现象。对于地球上某一固定地点，平均大约300年才能见到一回。但是对于整个地球，每世纪平均发生60余次。月球的影锥尖以每秒1公里的速度自西向东从地面上掠过（由于地球自转，地面各处的相对速度不一），地球上只有窄窄的一条带上的地方才能看到全食。因此，热情的天文发烧友们不远万里来到预计发生全食的地点，以一睹这旷世美景为乐。有时，旅游公司会包租豪华游轮，载着一船“追星族”到海上去跟踪月影，来一次浪漫的日食游。日全食对于天文学研究有不可替代的重要意义，因此几百年来，天文学家几乎不放过任何一次日全食，有时甚至包乘飞机在天空追赶月影，以延长全食的时间，获取更好的观测资料。当月亮离地球稍远的时候发生日食，较小的月面不能将日面全部挡住，这时就发生日环食。这时太阳像一个闪亮的金环挂在天空，神奇的情景令人惊叹。有时，日食带上的一部分发生全食，另一部分发生环食，这样的日食称为全环食。

 日食原理

    在地球绕太阳公转和月亮绕地球公转的过程中，当月亮运行到太阳和地球之间时，如果三者排成一条直线，在地球上的一部分地方就会看到月亮挡住太阳，发生日食。因此，日食只会在阴历朔日（初一）发生（每逢初一，日、月、地大致排成一线）。
月亮在太阳的照射下，在背光的一面产生影子，如图1-1所示。图中A称为月亮的本影，B称为半影，C称为伪本影。显然，观察者位于A处看到日全食，B处看到日偏食，C处看到日环食。一个有趣的事实是，尽管太阳直径是月亮的400倍，比月亮大得多，但它与地球的距离恰恰也是月地距离的400倍，比月亮远得多。这样，从地球上看来，太阳和月亮的圆面几乎一样大。由于地球和月球的公转轨道都是椭圆，日地、月地距离不断变化着，因此从地球上看来，日面、月面直径都有微小的变化。日面直径从31′28″ 到32′32″，月面直径从29′22″到33′26″。在这种情况下，不难想像，日食发生时，地球处于图1-1中本影锥尖（即A区和C区的交界点）附近（当然，随着地、月的运动，B区还要扫过地球）。全食时，观察者位于锥尖左边一点，月面略大于日面；环食时，观察者位于锥尖右边一点，日面略大于月面。当地球特别接近本影锥尖时，它的一部分落入本影，见到全食；另一部分落入伪本影，见到环食。全食、环食和全环食统称为中心食。

 

图1-1 月影与日食

本影锥落到地面上最大直径可达270公里，这是全食带的宽度上限。当然，月影会倾斜地投在地面上，造成更宽的食带，尤其是高纬度地区。

    地球公转轨道（黄道）和月亮公转轨道（白道）并不在同一个平面上，而是有5º度的倾角，因此并不是每个朔日都发生日食。在地球上看来，太阳在黄道上由西向东运行，每年一周；月亮在白道上同方向运行，每月一周（恒星月27.32天）。月亮每月(朔望月29.53天)都会赶上太阳一次（合朔）。只有当太阳在黄白两道的交点（升交点或降交点）前后18º以内被月亮赶上，日食才可能发生（在前后15º以内必定发生）。这个范围称为食限，如图1-2所示。

图1-2 日月在黄白交点附近的视运动

图1-2是白道升交点的情形。图的左侧显示月面和日面刚好相切，看不到日食，这是地心的情景。显然，在地心以北，是可以看到日食的。合朔时太阳若在右侧一点，地心就可以看到；再向右，更南的地方也可以看到。显然，日食的情况与合朔时太阳在食限中的位置有关。最左边发生地球北极附近看到的偏食，靠右是北极附近看到的中心食，合朔时的太阳位置越靠右，食带越靠南。当合朔时太阳在交点附近时，中心食带就在地球赤道附近。食限的右侧则出现南极附近的中心食，南极附近的偏食（这时太阳在食限的最右侧）。在白道降交点附近，情况刚好相反；从左到右，先后是南极偏食、南极中心食、赤道中心食、北极中心食和北极偏食。
太阳从西向东经过这段食限大约需要36天，比朔望月长一些，所以这段时间内最少发生一次日食，最多发生两次。这段时间称为一个“食季”。半年之后，太阳到达另一个交点附近，又发生另一个食季。由于黄白道交点在黄道上缓慢移动，太阳两次通过同一交点的时间间隔，即一个“交点年”，为346.62天，比回归年（365.25天）稍短。一个回归年最少有两个食季，每个食季最少发生一次日食，因此每年最少有两次日食。由于交点年比回归年短19天，一年中最多可以有2.5个食季，发生5次日食。实际上平均每年发生日食2.4次。连着两个月发生日食，必然是两个日偏食，一个在地球北极，一个在地球南极。这一点，通过图1-2不难理解。因此，在地球上任一地点，都不可能连续两个月看到日食。表1-2给出一个一年五食的例子，它包含两对“比月而食”。表中gamma表示月影锥轴到地心的最近距离，详见后文。最右一列对于偏食表示食分，对于全（环）食表示延续时间（分：秒）。两对比月而食显示出上面指出的特征。