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第五节 月食

月球进入地球的阴影时称为月食。月球经过太阳与地球之间时称为日食。日食和月食存在着许多有趣的情形和规律,接下来会为读者进行阐述。

并不是每一次满月都会有月食出现,尽管地球的阴影一直都处于太阳的背面,但满月的月球却时而在阴影之上经过,时而在阴影之下经过,所以就会有不被侵蚀的情况。究其根本,是因为月球的轨道与黄道平面大概存在5°的倾斜,地球则在黄道平面上运行,阴影中心刚好射在这个位置。按照我们之前的假设,在天球上将黄道勾画出,同时将白道,也就是月球在天球上运行的视轨迹也画出,那么月球的轨道与太阳轨道在相对的两点5°相交。这两点叫作“交点(nodes)”。而交点又可分为“升交点(ascending node)”和“降交点(descending node)”。所谓升交点,就是指一交点上月球由下至上,换言之,从黄道

南至黄道北。而降交点则是在另一点上月球由北向南。

由于太阳比地球大,因此地球的阴影,也就是本影向远处投射时会呈现出一个圆锥体。正对着地球的月球轨道的位置,也就是地月距离处锥体阴影的截面直径是9600千米,是地球的四分之三。阴影只能在黄道上下各占4800千米,因为,阴影的中心在黄道平面之上,也就是位于地球后面的月球轨道上。两个交点之间,地月距离的十二分之一则是月球轨道偏离黄道面最远的两点和黄道平面的距离,大概32000千米。也就是说,月球想进入地球的阴影部分,月球就必须刚好处于两交点附近,与此同时,又正在地球身后(图23)。

食季

太阳与地球的连接线一年之内要经过黄白交点两次,因为它的方向随着地球环绕太阳的方向变化。假设在天上画出两个交点,升降交点各占一处,太阳顺着黄道向东运行,那么它在行走时就要在一年之

内经过两交点。太阳经过一点,地球就会经过另外一点,那么,日食或是月食就会每隔6个月出现一次,出现的频率就是一年两次。出现的时间大概1个月,我们称之为“食季(eclipse seasons)”。而这一个月则是指当太阳距离交点足够近时,月食出现,时间从这一刻开始到太阳距离交点远到不能产生月食的过程。

如果月食的出现只能是固定的两个月份之间产生,那也就意味着黄白交点的位置是固定在黄道上的。但由于太阳赋予地球和月球引力,交点的位置不仅逆着地月运动方向,还不断地变化。每一个交点的环天球向西旋转的周期是18年又7个月(平均每年比上一年提前19天),与此同时,食季也在相同的周期完成倒转一年。

肉眼下的月食

从月食出现时,我们就开始观察月球,会发现它沿着东边逐渐暗淡,直至消失。月球前行的同时,阴影在逐步地吞噬月面,从而

黑暗面慢慢扩大。但如果你细心地观察,被阴影吞噬的那部分,不仅没有完全消失,反而是散发着微弱的光芒。慢慢地,阴影将月球全部吞噬,就形成了全食。而偏食则是月球只有一部分被阴影吞噬。由于月球不能被其他光亮干扰,所以全食时,照在月球表面的光会更加清晰。我们之前讲解过折射,地球的大气折射形成一种暗红色的光。当太阳光线越过地球边缘或是距离地球表面不远的地方,均会发生折射,并且投射到阴影里去,自然,就会投射到月球表面上。落日的红色与这种光的红色具有相同的成因:绿色和蓝色的光线波长比较短,所以会被大气吞噬,但红色的光线波长比较长,所以会透过大气,从而形成红光。

一年会发生两到三次月食,基本上全食会出现一次。但也不是人人都能看到,只有恰好有月光的那半球才能看得到(图24)。

站在月球上,我们可以想象得到月食的时候,可以看

见地球制造的日食,而且不仅能看得到,还能看得很清楚。站在月球上,我们所能观测到的地球,一定要比身处地球看到的月球大,它的直径远比太阳大三到四倍。刚开始的时候,强烈的太阳光并不会使人们看到接近它的物体,呈现在人们视野内的就是那些太阳光被看不见的物体所掩盖的。直到地球完全遮住太阳,轮廓才得以显现。通过环绕在地球周围的大气而折射产生的红光仍存在着,当太阳消失后,就会出现一个带着红色光环的黑暗物体,也就是地球。

下一个章节要阐述的日食与月食的情形各不相同。当月球升起时,在被侵蚀的情况下,会产生一个比较奇妙的现象,被侵蚀的月球与傍晚中的太阳在东西地平线上同时出现,表面上看此情形有悖于太阳、地球、月球在同一个地平线上的理论,但其实,其中之一此时身处地平线以下,缘于地球大气层折射的关系才能使整个地球都可以看见月光下的月食。

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