日全食是怎样形成的?

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-08-13
日全食现象是怎样形成的?

日环食天幕大戏上演

日食形成过程

  发生日全食是因为太阳靠近月球轨道与地球轨道的一个交点,而同时月球在距此点的最远的点上。即为光的直线传播。
  之所以会发生日全食,是因为存在一种神奇的对称性。太阳的直径是月亮的400倍,而它距地球的距离正好也是月亮的400倍。结果,当月亮完全处于地球和太阳之间时,对那些完全处于月亮阴影中的人来说,太阳的表面便被完全遮挡了。太阳变成了黑色,只留下一个金色的光环,天空变成了靛青色。鸟儿此时会失去方向,或者会飞回巢中,蝙蝠和其它夜行动物则可能睡眼惺忪地出来活动。

地球和月球是不发光的,只有太阳才发光。当月球运行到地球与太阳之间它们三者在一条直线上时,月球的阴影就投到了地球上。阴影的中心部分较浓,叫做本影;周边比较淡。叫做半影。如果你站在本影里,看到的就是日全食。因为月球将太阳全遮住了;如果你站在半影里,看到的就是日偏食,因为月球只遮住了太阳的一部分;如果月球的本影没投射到地球上,那么在本影延长线上所包围的区域里的人们还能看到太阳的边缘,也就是说,月球只遮住了太阳的中心部分,这种现象叫做日环食

日食、月食是光在天体中沿直线传播的典型例证。月亮运行到太阳和地球中间并不是每次都发生日食,发生日食需要满足两个条件。其一,日食总是发生在朔日(农历初一)。也不是所有朔日必定发生日食,因为月球运行的轨道(白道)和太阳运行的轨道(黄道)并不在一个平面上。白道平面和黄道平面有5°9′的夹角。如果在朔日,太阳和月球都移到白道和黄道的交点附近,太阳离交点处有一定的角度(日食限),就能发生日食,这是要满足的第二个条件。
由于月球、地球运行的轨道都不是正圆,日、月同地球之间的距离时近时远,所以太阳光被月球遮蔽形成的影子,在地球上可分成本影、伪本影(月球距地球较远时形成的)和半影。观测者处于本影范围内可看到日全食;在伪本影范围内可看到日环食;而在半影范围内只能看到日偏食。
月球表面有许多高山,月球边缘是不整齐的。在食既或者生光到来的瞬间月球边缘的山谷未能完全遮住太阳时,未遮住部分形成一个发光区,像一颗晶莹的“钻石”;周围淡红色的光圈构成钻戒的“指环”,整体看来,很像一枚镶嵌着璀璨宝石的钻戒。有时形成许多特别明亮的光线或光点,好像在太阳周围镶嵌一串珍珠,称作倍利珠(倍利是法国天文学家)。
无论是日偏食、日全食或日环食,时间都是很短的。在地球上能够看到日食的地区也很有限,这是因为月球比较小,它的本影也比较小而短,因而本影在地球上扫过的范围不广,时间不长,由于月球本影的平均长度(373293公里)小于月球与地球之间的平均距离 (384400公里),就整个地球而言,日环食发生的次数多于日全

月球本身体积比太阳小很多,当运行到一条直线,且月球距离地球较近时,月球的暗影,也就是落在地球表面的阴影,宽度正好可以遮住整个太阳。在地球上看到太阳被完全遮盖住了,这就是日全食。

地球一天自转一圈,月亮一个月绕地球一圈,地球一年绕太阳一圈,故而我们每天在地球上看太阳、月亮的位置是在复杂的变化,但以地球为中心、抛开地球自转来看,问题要简单的多:以地球为中心看太阳好像是太阳一年围绕地球转一圈,它的运行轨迹称为“黄道”。

月亮毫无疑问是在围绕地球转圈,它的运行轨迹称为“白道”。只要从地球看过去,太阳在黄道的位置和月亮在白道的位置正好重叠或者相对。



发生时间最长的日全食
2009年7月22日,在西安、康定、雅安、乐山、成都、自贡、泸州、内江、遂宁、南充、重庆、达州、黔江、宜昌、荆门、荆州、江陵、沙市、孝感、咸宁、武汉、黄冈、鄂州、黄石、六安、合肥、安庆、池州、巢湖、芜湖、铜陵、黄山、宣州、马鞍山、湖州、常州、无锡、苏州、杭州、嘉兴、绍兴、上海、宁波、舟山 、信阳等城市能看得到五百年一遇的最完美的日全食,部分属于中国的地区都可看到日偏食,如东北三省等地。
2009年长江流域日全食观测位置图偏食地区

广州 8:13-10:43
北京 8:25-10:44
香港 8:14-10:45
汕头 8:17-10:52
韶关
8:10-10:55

原理

日食[2],又作日蚀,是一种天文现象,只在月球运行至太阳与地球之间时发生。这时,对地球上的部分地区来说,月球位于地球前方,因此来自太阳的部分或全部光线被挡住,因此看起来好像是太阳的一部分或全部消失了。日食只在朔,即月球与太阳呈现合的状态时发生。
日食是相当罕见的现象,在四种日食中较罕见的是日全食,因为唯有在月球的本影投影在地球表面时,在该区域的人才能够观测到日食。日全食是一种相当壮丽的自然景象,所以时常吸引许多游客特地到海外去观赏日全食的景象。例如,在1999年发生在欧洲的日全食,吸引了非常多观光客特地前去观赏,也有旅行社推出专门为这些游客设计的行程。
古时,人类缺乏天文学知识,以为日食是肇因于天狗食日,或象征灾难的降临,而在日食时举行仪式。但在现代社会中,日食的这层意义已逐渐为人们所抛弃。
上一次日全食发生于2009年7月22日,而下一次的日全食将会于2039年发生。
日食和月食的“季节”。日食一定发生在朔,即农历初一当日。此时月球位于地球和太阳之间,但因太阳轨道(黄道)与月球轨道(白道)成5°9交角,故并非每次朔日皆有日食发生,而日食发生时,日月两者皆一定在“黄白交点”(升交点或降交点)附近。
日、月食的发生必须是新月和满月出现在黄白交点的一定界限之内,这个界限就叫做“食限”。计算表明,对日食而言,如果新月在黄道和白道的交点附近18度左右的范围内,就可能发生日食;如果新月在黄道和白道的交点附近16度左右的范围内,则一定有日食发生。
对月食而言,如果望月在黄道和白道的交点附近12度左右的范围内,就可能发生月食;如果望月在黄道和白道的交点附近10度左右的范围内,则一定有月食发生。
由于黄道和白道的交点有两个,这两个交点相距180度,所以一年之中有两段时间可能发生日食和月食,这两段时间都称为“食季”,它们相距半年。
太阳每天在黄道上向东移动约1度,由于日食的食限为18度左右的范围,太阳从黄道和白道交点以西的18度运行到黄道和白道交点以东的18度,大约需要36天,也就是说日食的每一个食季为36天。对于月食而言,它的食限为12度左右,因此月食的每一个食季就只有24天。
[编辑本段]一年之中有几次
日食的一个食季是36天,这个天数比一个朔望月的平均长度29.53还要长。因此在一个日食的食季内必定会发生一次日食,也可能发生两次日食。一年之中有两个日食食季,所以在一年之内至少有两次日食发生,也可能有四次日食发生(如果每个食季中都包含两个朔日的话)。
2009·7·22·日全食纪念日
日全食

月食的一个食季为24天,这个天数比一个朔望月的平均天数29.53天还要短。因此在月食的一个食季内可能包含一个望月,也可能没有望月在内,也就是说,在这个食季内可能有一次月食发生,也可能连一次月食也不会发生。一年之中月食的食季也是有两个;”所以在一年之中,可能有两次月食发生,也可能连一次月食也不会发生。
一年之中,日、月食的次数最多时可以达到六次,即四次日食和两次月食.但是实际上有时候一年之中的日、月食次数可以多达七次,即五次日食和两次月食,或者是四次日食和三次月食。如1935年就曾发生过五次日食和两次月食,将来的2160年也会是这样;1917年和1982年就曾发生过四次日食和三次月食。那么,为什么一年之内的日、月食会多达七次呢?
这是由于在太阳的引力作用下,黄道和白道的交点会不断地沿着黄道从东向西移动,每年约移动20度,这个方向与太阳沿黄道运行的方向相反,因此太阳在黄道上连续两次通过同一交点所经历的时间间隔(这个间隔叫“食年”)比一年(365.2422天)要短,只有346.62天,要约少19天。这样就会产生两种情况:一种情况是一年365.2422天之内,包含了两个完整的食季和一个不完整的食季。比方说第一个食季开始1月初,那么经过346.62天一个食年之后,第三个食季就会在同一年的12月中旬开始,在这种情况下就可能发生五次日食和两次月食;另一种情况是一年365.2422天之内,包含了两个不完整的食季(一个在年头,一个在年尾)和一个完整的食季,在这种情况下就可能发生四次日食和三次月食。日全食
并不是所有的日食现象都能称作日全食,其中全环食最容易被误认作日全食:
日偏食:中国史书上称“日有食之,不尽如勾”,造成日偏食的原因是因为观测者落在月球的半影区中,观测者会看见一部分的太阳被月球的阴影遮盖,但另一部分仍继续发光。太阳和月球只有部分重合,依据两者中心的视距离远近(太阳被月球遮盖的最大直径)来衡量食的大小。通常日偏食是伴随着其他食相发生,如日全食。但某些日食只可能是日偏食(不伴随其他食相),因为月球与地球的距离太远,只有半影碰到地球表面。
日环食:当月球处于远地点时,月球的本影锥不能到达地球;到达地球的是由本影锥延长出的伪本影锥。此时月球的视直径略小于太阳。因此,这时太阳边缘的光球仍可见,形成一环绕在月球阴影周围的亮环。(在环食区之外,所见的食相是偏食)
全环食:全环食只发生在地球表面与月球本影尖端非常接近,或月球与地球表面的距离和月本影的长度很接近的情形下。由于地球为球体之关系,而本影影锥接触地球时为日全食(常为在食带中间),在食带两端由于影锥未能接触地球,致只能有伪本影到达地球之下,所看到的是日环食。所以,当全环食发生时,随着地月之间的相对运动,会先后出现环食→全食→环食。全环食发生机率甚少,最近的一次在2005年4月8日。
[编辑本段]一年中日、月食可能发生的次数归纳
一年中日、月食最少有两次,而且这两次都是日食;
一年中可能一次月食都不会发生(如1980年);
一年中日、月食最多可以有七次:五次日食和两次月食(例如1935年),或者是四次日食和三次月食(例如1917年和 1982年)。
一般说来,最常见的情况是一年中有四次日、月食:两次日食和两次月食。
上面这些情况只是对全地球来说的。至于对地球的某个地点而言,一年内能看到日、月食的机会就要少得多。
另外,从上面的数字来看,一年中日食发生的次数比月食发生的次数多,但实际上人们却往往看到月食的次数比看到日食的次数多。这是由于月食发生时,背着太阳的那半个地球上的人都可以看到;而在日食发生时,月亮的影锥只扫过地球上一个狭窄的地带,只有在这部分地区的人才能看到日食。1961年3月2日夜里发生的月食,在我国、整个亚洲以及欧洲地区都可以看到。而1968年9月22日发生的日全食,在我国只有新疆的部分地区可以看到全食,在北京只能看到日偏食,而在上海,什么也看不到。
[编辑本段]20世纪(1901-2000)发生的日食的次数
种类 次数

日偏食 78
日环食 73
日全食 71
混合食 7
总计 229

[编辑本段]日食和月食的周期性
由于地球绕太阳和月亮绕地球的公转运动都有一定的规律,因此日食和月食的发生也具有其循环的周期性。
早在古代,巴比伦人根据对日食和月食的长期统计,发现了日食和月食的发生有一个223个朔望月的周期。这个223个朔望月的周期便被称为“沙罗周期”,“沙罗”就是重复的意思。
223个朔望月等于6585.3天(223×29.530588),即18年零11.3天,如果在这段时间内有5个闰年,那就是18年零10.3天。在这段时间内,太阳、月亮和黄白交点的相对位置在经常改变着,而经过一个沙罗周期之后,太阳、月亮和黄白交点差不多又回到原来相对的位置,因此便会出现同上一次情况相类似的日、月食,但见食的地点会有所变化,这里就不再细述了。
在我国汉代也发现日、月食具有一个135个朔望月的周期。135个朔望月等于3986.6天,约等于11年少31天,也就是说日、月食每过11年少31天重复发生一次。这个循环周期记载在汉代的“三统历”中,因此也称为“三统历周期”。
此外,人们还发现日、月食还有其他的循环周期。比如以358个朔望月为周期的纽康周期(合29年少20日),以235个朔望月为周期的米顿周期(合19年)等等,但这些周期都是非常粗略的,只能粗略地推算出日、月食发生的日期,并不能确定日、月食发生的准确时刻,食分的大小和见食的地区。准确的日、月食发生的时间以及交食情况,需要经过专门的严格推算,这已经是属于相当专门的历书天文学中“食论”的研究范围了。我国紫金山天文台就担负着日、月食预报的工作。
[编辑本段]日全食基本知识
一次日全食的过程可以包括以下五个时期:初亏、食既、食甚、生光、复圆。
日全食说明

初亏由于月亮自西向东绕地球运转,所以日食总是在太阳圆面的西边缘开始的。当月亮的东边缘刚接触到太阳圆面的瞬间(即月面的东边缘与日面的西边缘相外切的时刻),称为初亏。初亏也就是日食过程开始的时刻。
食既从初亏开始,就是偏食阶段了。月亮继续往东运行,太阳圆面被月亮遮掩的部分逐渐增大,阳光的强度与热度显著下降。当月面的东边缘与日面的东边缘相内切时,称为食既。此时整个太阳圆面被遮住,因此,食既也就是日全食开始的时刻。

1 .日食发生规律

每年日食最多出现5次,如果出现5次,那么一定都是偏食。地球上每年至少有2次日食。在南北极地区只能看到日偏食。日全食大约1年半发生一次。每次日食都是在日出时从某一点开始,然后沿着日食带在日没时结束。从开始点到结束点大约绕地球半圈。日食一定发生在朔,即农历初一当日。此时月球位于地球和太阳之间,但因太阳轨道(黄道)与月球轨道(白道)成5°9′交角,故并非每次朔日皆有日食发生,而日食发生时,日月两者皆一定在“黄白交点”(升交点或降交点)附近发生。

  • 日全食是怎么形成的?
    答:作为一种宏伟壮观的自然天象,日全食的形成是因为太阳、月球和地球这三个天体,在一个特定的时刻恰好运行到非常接近一条直线的位置上,月球运行到太阳、地球之间而遮住了太阳。由于地球公转轨道面和月球公转轨道面之间有一个交角,并不重合,因此这样的机会很难出现。导致全食的月影在地球上形成的全食带也很...
  • 日全食是如何形成的
    答:日食和月食的产生都是基于光的直线传播原理。具体的成因如下:1. 日食发生时,太阳、月亮和地球位于同一直线上。月亮挡住了太阳光,导致地球上的某些区域,在白天也看不到太阳,或者只能看到太阳的一部分。如果太阳被完全遮住,这被称为日全食;如果只被部分遮住,这被称为日偏食。2. 月食则是在地球、...
  • 日全食是怎么形成的
    答:1. 日全食的形成过程包括五个时期:初亏、食既、食甚、生光、复圆。2. 初亏是指月亮开始接触太阳圆面,造成阳光强度下降的时刻。3. 食既标志着日全食的开始,此时月亮完全遮住太阳。4. 食甚发生在月亮与太阳中心距离最近的时候,此时太阳被遮蔽最多。5. 生光标志着日全食的结束,月亮开始移开,阳光重新...
  • 日全食和月全食是怎样形成的?
    答:1. 日全食的形成:地球和月球本身不发光,唯有太阳才提供光亮。当月球移动至地球与太阳之间,且三者在同一直线上时,月球的影子就会落在地球上。这个影子中心部分较暗,称为本影,而边缘则相对较亮,称为半影。站在本影区域内的人将会看到日全食。2. 月全食的成因:在太阳、地球和月球三者排列成一条直线...
  • 日全食是怎么形成
    答:1. 日全食是当太阳、月球和地球三者几乎完美对齐,月球位于地球与太阳之间,完全遮蔽太阳光的天文现象。2. 这种排列导致月球的影子落在地球上,覆盖了一定区域。处于这个区域的人们可以看到日全食的发生。3. 发生日全食时,太阳的光线被月球完全挡住,天空变暗,人们可以看到通常在白天无法观测到的亮星和行星...
  • 日食是怎么形成的?
    答:日食形成原因是:月球运动到太阳和地球中间,如果三者正好处在一条直线时,月球就会挡住太阳射向地球的光,月球身后的黑影正好落到地球上,这时发生日食现象。日全食只在月球位于近地点时发生,此时月球的本影锥长度较月地之间距离长,本影锥才能扫到地球表面。由于太阳的实际体积比月球大很多,所以日全食通常...
  • 日全食怎样形成的
    答:日全食的形成原理 日全食的发生是由于太阳、月球和地球在空间中的特定位置关系。当地球位于太阳和月球之间,而月球正好处于其轨道上离地球最远的位置时,日全食便有可能发生。这个过程从初亏开始,此时为偏食阶段。随着月球向东移动,它逐渐遮盖住太阳,阳光的强度和热度随之降低。当月球的东边缘与太阳的东边...
  • 日全食怎么形成的
    答:日全食的形成原理:当太阳、月球和地球三者处于特定的位置关系时,即太阳位于月球轨道与地球轨道的交点附近,而月球则处于其轨道上距离这一点最远的位置,日全食便有机会发生。这是基于光线的直线传播原理。日全食的发生得益于一种特殊的天体几何对称性:太阳的直径是月球的400倍,同时太阳与地球的距离也是...
  • 日全食的形成过程和原因
    答:当月亮的东边缘刚刚接触太阳圆面的瞬间,即月面的东边缘与日面的西边缘相外切的时刻,我们称之为初亏。从初亏开始,就是偏食阶段。月亮继续向东运行,太阳圆面被月亮遮掩的部分逐渐增大,阳光的强度和热度也随之显著下降。当月面的东边缘与日面的东边缘相内切时,我们称之为食既。2、日全食产生的原因 ...
  • 日全食是怎么形成的?
    答:1. 当太阳、月球和地球恰好在一条直线上时,就会形成日全食。这是因为月球位于太阳和地球之间,挡住了太阳的光芒。2. 地球和月球的轨道平面有一个微小的夹角,所以月球并不总是完全遮住太阳。这种特定的排列大约每370年才会出现一次,而且只有地球上狭窄的全食带能够看到全食。3. 日全食的过程可以分为五...