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第五章地球和月球第十一节日食和月食

501 日月食现象一、日月食和天体影锥太阳系中的天体，在太阳光的照耀下，背阳的一面形成圆锥形的阴影区域，这个区域叫影锥。 ● 影锥由本影、半影和伪本影三部分组成。本影——影锥的主体部分。形状：顶点背向太阳的含影锥（收敛影锥）。光学性质：理论上本影内无阳光，完全黑暗。实际上因本影内有少许大气的散射光。半影——本影周围黑暗与光明的过渡区域。形状：本影周围比本影大的多的发散影锥。光学性质：半影内只能看到太阳某一部分的光辉，愈接近半影内，日轮被掩面积愈大。伪本影——特殊的半影。形状：由本影锥延伸的倒影锥。光学性质：伪本影中只能看见日轮边缘的光辉，不可见日轮中心部分光辉。

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● 本影长度本影的长度，因射影天体的大小和它对于太阳的距离而不同。根据太阳、地球和月球的半径，以及日地和月地的平均距离可知，地球本影的平均长度是 137.7 000km ，约为月球本影长度的 3.5 倍。朔月时，月本影的平均长度为 374 500km ，略小于月地平均距离（ 384 400km ）。


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二、日食类型和成因日食——日月合朔时，月球影锥扫过地球时，影锥观测者所见日轮被掩的食现象。

日食有三种类型：日全食——本影食。朔时，当月地距离短于月球本影长度时，月本影扫过地表。本影内观测者所见日面被全遮掩的食现象。日环食——伪本影食。朔时，当月地距离长于月本影长度时，月伪本影扫过地表，伪本影内观测者所见日面中心被遮食的现象。日偏食——半影食。朔时，半影遮掩地区人们所见食现象。所见部分日轮被掩，亮度减弱。


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日食成因《地球概论》精品资源共享课程

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三种类型出现机会比较：偏食多于环食，环食多于全食原因：① 凡有全食、环食，必有偏食；有偏食不一定有环食、全食。即日偏食出现有两种情况，一是本影、伪本影扫过地表时，半影随之而过。二是本影、伪本影从地球北极、南极附近扫过，不触及地表，半影单独而过。 ② 月朔时本影长 37.5 万千米，但近地点约 36 万多千米，两者间伸缩幅度 1 万千米左右；而远地点 40.7 万，两者间伸缩幅度 3 万多千米（即大

于 37万多的机会多于小于 37 万的机会），故伪本影扫过的机会多于本影扫过的机会。


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三、月食类型和成因月食——望时，日月相冲，月进入地影时，地球上观测者所见月轮被地影遮掩的食现象。两种类型：月全食——本月食。望时，月全部进入地影中，地球夜半球观测者看到月轮全部被遮的食现象。理论上，此时月球无反射光，漆黑一团。实际上，全食时的月球受地球低层大气的阳光折射，进入地球本影投射到月亮上，使月亮呈红铜色。月偏食——本影食。月从地影边缘经过，部分通过地影时，地球夜半球观测者看到部分月轮被遮现象。


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月食成因《地球概论》精品资源共享课程

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思考：（ 1 ）为什么月食没有月环食？（ 2 ）月食有无半影食？月偏食是不是半影食？


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归纳：月食与日食类型的不同 1 、无月环食。因为地球本影长 137.7 万千米，而远地点仅为40.7 万千米。故月球永远进入不了地球的伪本影内。 2 、月食无半影食，月偏食不是半影食。因为月球进入地球半影时，似有反射光，无亏缺现象，只有肉眼感觉不到的亮度减弱。故月食只与地球本影有关。


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四、日月食过程日（月）全食的全过程，可以分为三个阶段：偏食—全食—偏食划分这三个阶段的是四种食相：初亏、食既、生光和复圆

日全食过程


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在月球赶超太阳和地影截面的过程中，两个圆面要发生二次外切和内切，分别为上述四种食相。对于日全食来说，这四种食相的含义是：初亏——月轮东缘同日轮西缘相外切，日偏食开始。食既——月轮东缘同日轮东缘相内切，日全食开始。生光——月轮西缘同日轮西缘相内切，日全食终了。复圆——月轮西缘同日轮东缘相外切，日偏食终了。


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对于月全食过程来说，这四种食相的含义是：初亏——月轮东缘同地本影截面的西缘相外切，月偏食开始。食既——月轮西缘同地本影截面的西缘相内切，月全食开始。生光——月轮东缘同地本影截面的东缘相内切，月全食终了。复圆——月轮西缘同地本影截面的东缘相外切，月偏食终了。


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在日食和月食过程中，当月轮中心与日轮或地本影截面中心最接近的瞬间，叫做食甚。食甚时，日轮或月轮被“食”的程度，叫做食分。归纳：1 、日全食、月全食过程中，可见五个关键食相；偏食可见三个食相。 2 、全食食分≥ 1 ；偏食食分 0 — 1 之间。


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502 日月食的规律性一、日月食发生的条件思考：

（ 1 ）每月中何时可能出现食现象？为什么？ (2) 是否朔望时，必有食现象？

（ 3 ）假如地日月三者很近，影锥很短，是否逢朔望必有食？如果黄白

交角为零呢？（ 4 ）是否三者必在一条线上，方可发生食现象？


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归纳：1 、日食必发生在朔，月食必发生在望。 2 、只有黄白交点两侧 10 度— 17.9 度之间的朔 ,4 度— 11.9 之间的望，方可导致日、月食的发生。


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二、食限和食季日、月食的发生，要求日月相合（或相冲）于黄白交点或其附近。这个“附近”有一定的限度，它就是食限。就日食而言，在这个限度上，位于白道上的月轮与黄道上的日轮靠近到相互外切，二者中心的角距，就是它们的视半径之和，即约 32′ 。这时，从日轮中心到黄白交点的那段黄道弧长，就叫日食限。若以日月相冲代替日月相合，并以地本影截面取代日轮，那么，这样的限度便是月食限。


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食限的大小，决定于黄白交角的大小、月地距离和日地距离的远近。一般变化规律： ——　黄白交角愈大，日食限和月食限便愈小； —— 月地距离愈大，月轮的视半径愈小，日食限和月食限也愈小； ——　日地距离愈大，则日轮的视半径愈小，日食限也愈小；但地影截面的视半径却增大，因而月食限也变大。


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日食限（包括偏食和中心食）和月食限（包括半影食、偏食和全食）的大小，列表如下：

由上表可知，月食限稍大于日食限。但如不计半影月食，则日食限远大于月食限。太阳经过食限的这段时间，就被叫做食季。大体上说，一年有两个食季，相隔约半年。食季的长短主要取决于食限的大小。食限愈大，食季就愈长。根据食限的大小和太阳周年运动的速度（平均每日 59′ ），人们就能推算食季的大约日数。例如，日偏食的最小食限是 15.9° ，那么，它的食季不会短于 15.9°× 2÷59′ ＝ 32.2日。这个长度已超过朔望月。这就是说，在这段时间里，月球必有一次来到交点。所以，一年中必有二次日食发生。碰巧的话，每个食季首尾各一次，这样，一年便有四次日食。


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又如，月偏食的最大食限为 11.9° ，那么，它的食季长度不会超过11.9°× 2÷59′ ＝ 24.2 日。这个长度不足一个朔望月。也就是说，在这段时间里，月球不一定来到交点。所以，有的年份连一次月食也没有；即使有，每个食季也只能一次，碰巧一年可以有二次。由于黄白交点每年向西退行约 20° ，一个交点年（也叫食年）只有346.2600 日，比回归年短约 19 日。因此，可能出现下列两种情形：第一种情形是，一年中有两个完整的食季和一个不完整的食季。若第一个食季刚好在年初开始，除在年中遇到第三个食季外，在同年的十二月中旬，还可能迎来第三个食季。在这种情形下，这一年有可能发生五次日食和二次月食。第二种情形是，一年中有一个完整的食季（年中）和二个不完整的食季（年初和年终）。在这种情形下，有可能发生四次日食和三次月食。


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三、日月食可见机会比较1 、就地球整体而言，日食发生机会多于月食原因：月球进入 B 、 B＇圆锥区域的机会多于进入 A 、 A’ 圆锥区域，如下图所示。


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2 、从具体观测地点看，日食可见机会小于月食。原因：日食出现，可见区范围小，地球上只有一个狭窄地段可见；月食出现，可见食区为整个夜半球。 2009 年 7 月 22 日，我国将见到一次日全食。日食带宽 230 千米，长达

3000千米，横贯西藏南部和长江流域。全食阶段长达 5 － 6 分钟（最长的日全食阶段约为 7 分钟），且适逢江南盛夏的晴热天气，观测条件极好。


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四、日月食的周期将朔望月 (29.5306 日 ) 、食年 (346.6200 日 ) 、交点月 (27.2122日 ) 、近点月 (27.5546 日 ) 四种周期合成为一种共同的周期，即他们的最小公倍数叫做沙罗周期 , 它的长度为 6585.32 日。朔望月（ 29. 5306 日） × 223＝ 6585. 32 日交点月（ 27. 2122 日） × 242＝ 6585. 35 日近点月（ 27. 5546 日） × 239＝ 6585. 55 日食年（ 346.6200 日 × 19 ＝ 6585. 78 日按现行公历，沙罗周期相当于 18 年 11.32 日（如其间有 5 个闰年，则为 18年另 10.32 日）。在一个沙罗周期内，大体上有相等的日、月食次数和相同的日、月食种类。同时，每次日食和月食，都要在一个沙罗周期后重复出现。例如， 1987 年 9 月 23 日的那次日环食，将在 2005 年 10 月 3 日重现。沙罗周期并没有包含同日、月食有关的全部因素。它的简单的规律性，并没有绝对的意义，因此，不能代替日、月食的具体推算。


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