有趣的天文现象—日食和月食

2.有趣的天文现象—日食和月食

（1）日食现象

日环食

当月球绕地球转到太阳和地球中间时，太阳、月球、地球三者正好排成或接近一条直线，由于这时的月亮，正好挡住了射到地球上去的太阳光，而其身后的黑影也正好落到了地球上，于是地球上便发生了日食。

日食发生时，一开始，人们会看到阳光逐渐减弱，天色转暗，太阳面被圆的黑影逐渐地遮住。当太阳被全部遮住时，能够看到最亮的恒星和行星挂在天空中。几分钟之后，月球黑影的边缘又逐渐露出阳光，然后，开始生光，直至复圆。这是日食发生的整个过程。

日食成因图

日食有三种情况。如果月球把太阳全部挡住，则发生日全食现象；如果遮住一部分，则发生日偏食；遮住太阳的中央部分则称为日环食。一般来说，发生日食需要满足两个条件：

①日食总是发生在朔日，即农历初一（但并不是所有朔日必定发生日食）。

②太阳运行的轨道（黄道）和月球运行的轨道（白道）有5°9′的夹角。这是因为在农历初一（朔日）这天，太阳和月球都移到白道和黄道的交点附近，只有太阳与交点处形成一定的角度时，日食现象才能发生。

通常，天空中发生日全食时，人们根据月球圆面和太阳圆面的位置关系，把它分为初亏、食既、食甚、生光和复圆五种食象。

初亏

食甚

复圆

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最早的日食记录

公元前1217年5月26日，在我国河南省安阳，正从事着各种各样正常活动的人们目睹了一件惊人的事情，天空中光芒四射的太阳，突然产生了缺口，同时太阳也渐渐地暗淡下来，然后，在缺口增大到很大一部分之后，又开始慢慢减小，逐渐地恢复它原来的模样。

这次月食记录被刻在一片甲骨文上，是目前人类历史上关于日食的最早记录。

持续时间最长的日食

7分31秒是日食持续的最长时间。1955年，美国费城西部发生过一次日食，是全球近来最长的一次日食，持续时间为7分8秒。据天文学家预测，2186年，在大西洋中部地区，将会发生一次日食，持续时间为7分29秒。

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日食趣闻

受到自然科学技术的局限，在人类漫长的历史岁月中，人们不能正确地认识日食，因此留下了无数的神话和传说。而不同时期的统治者出于某种政治需要，推波助澜，散布和渲染种种关于日食的恐怖传说，使人们更加不能科学地认识日食。下面就是几则与日食有关的传说和趣闻。

▲世界上大部分国家和地区的人们，对日食现象最为古老的说法是“妖怪吞食太阳”。

▲阿斯特克人（今墨西哥印第安人）认为日食是魔鬼即将降临世间吃掉人类的信号，因此每遇日食，女人们都会歇斯底里地惊叫。

▲斯堪的纳维亚部族的人们认为日食是天狼食日，阿根廷人说是只美洲虎，西伯利亚人说它是个吸血僵尸，越南人说吞食太阳的家伙是只大青蛙，而印度人则说是怪兽。

▲在日食发生的时候，美国奥吉布瓦的印第安人总是向天空发射带火焰的箭，因为这样意味着“再度点燃太阳”。

▲过去，在日本发生日食的当天，人们可停止手中的工作，囚犯可获大赦。

▲古希腊的历史学家希罗多德在其著述中有过如此记载：“日食曾经令一次古代战役以和解告终，让人们感到不可思议。公元前585年，吕底亚人和米提亚人交战。就在他们决战时，战场的上空突然发生日食，双方的军队看见后，出于不解和害怕，马上宣布和解休战。”就这样，这次日食使两国人民没有遭受战争的生灵涂炭，避免了一场战争，安居乐业，重建太平盛世。

（2）月食现象

月食是一种很特殊的天文现象，当月球运行到地球的阴影部分时，月球和地球之间的地区因为太阳光被地球所遮蔽，人们就看到月球“缺了一块”的现象。此时地球位于太阳与月球之间，太阳、地球、月球恰好(或几乎)在同一条直线上，地球掩盖了太阳照射到月球的光线。

月食现象

月食必定发生在望日(即农历十五)前后。这是因为太阳轨道（黄道）和月球轨道（白道）有一个约5度的交角存在，并不在同一个平面上，只有当太阳和月球分别位于黄道和白道的两个交点附近时，太阳、月球、地球才有机会连成一条直线，产生月食现象。月食有月偏食、月全食及半影月食三种：

①月偏食：月球只有部分进入地球的本影。

②月全食：整个月球进入地球的本影。

月全食过程组图

③半影月食：月球只掠过地球的半影区，月面亮度减弱极轻微，人们用肉眼很难看出差别，因此，一般不为人们所注意。

通常情况下，一个完整的月食过程分为初亏、食既、食甚、生光、复圆五个阶段。

月偏食

月全食

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看不见的光

1666年，牛顿用三棱镜做过一个实验。他在自传里这样写道：“我将窗户关上，只在壁上穿了一个小孔，让一束光投射在棱镜上。当光线通过棱镜后，便成了多束不同颜色的光，投射在对面的墙壁上。起初我只感到这些美丽的光线很好看。”后来，牛顿发现，这是一个很重要的光学现象。这一现象说明，太阳光不是单一的，而是由许多颜色不同的光组合而成的，其实这就是太阳的可见光光谱。

日偏食

1800年，英国天文学家威廉·赫歇尔在研究光热效应

的时候，也使用了一块类似于牛顿使用的那种玻璃棱镜，让一束太阳光形成光谱，然后用温度计在不同的光谱区记录温度。实验中，赫歇尔发现，虽然把温度计放在太阳光谱红端以外很远的地方，却仍然有某种看不见的辐射使温度计的读数上升。当时，他把这种射线称为“看不见的光线”。这就是后来人们常说的红外线。科学研究表明，红外线的波长范围大约从7000埃到1毫米（1埃=1亿分之一厘米）。实验表明，只要是温度高于绝对零度的物体，都能辐射出红外线来。正是因为这一物质物理特性，红外天文观测成为人们探索宇宙奥秘的新选择。

赫歇尔发现了太阳红外线之后，有人提出新的问题：在太阳光谱紫色区外，是否也有“看不见的光线”呢？当时有人曾用温度计试图测出太阳紫外辐射，奇怪的是，温度计的读数却一点儿没有发生变化。1801年，德国物理学家里特开始研究光引起的某些化学反应问题。他把硝酸银放在太阳光下，一段时间后会分解出黑色的金属银。后来，他把硝酸银放在太阳光谱的紫外区域，结果发现它分解得更快，实验证实了太阳紫外线的存在。我们知道，太阳紫外辐射的波长从3900埃到100埃。

月食进行中的月球

赫歇尔和里特对于太阳红外线和紫外线辐射的发现，引起了很多科学家对天体光谱研究的极大兴趣，人们通过太阳光谱开始来研究太阳的成分。