试听180秒XV：日月食和沙罗周期

引言：作为没有之一的地球上可以观赏到的最壮丽的天象——日全食，这背后的学问可远远不止中学课本里教的那么简单！

知识点 I ：日食成因

        月球恰巧运行到太阳和地球之间，把太阳的局部或全部给遮挡了，就叫日食，又叫日蚀。

       月球的影子扫过地面，在月球影子里的人能看到日食。与日食不同，月食产生的原因是地球遮挡了太阳，而在地球上看来，就是月球钻进了地球的影子里，所以说月亮并不是被一个实体给挡住的。再加上月球没有大气，因此日食发生时我们能看到清晰的月球轮廓进入太阳视圆面，日全食的时候太阳完全被遮挡住，而月全食的时候，我们依然可以看到月亮，即所谓的“红月亮”。

知识点 II ：本影和半影

        严格来说太阳发出的光线是球面光，朝各个不同方向发出，不是平行光。太阳光打到地球后，背对太阳的一侧会形成一条长长的影锥，那是一个完全黑暗的区域，叫本影。本影两侧是半影，在半影区里能看到一部分发光物体。因此，在月球的本影内可以看到日全食，在月球的半影内可以看到日偏食。月球本影的平均长度为 37.45万千米。与地月平均距离38.44万千米相差无几。只有当月球距离地球比较近的时候，本影才有机会直接落到地球表面；当月球距离地球比较远的时候，影锥落不到地球上，但是影子还会自然延长，形成一个对称的影锥，但太阳光依旧可以照射到这个区域里，只不过是显示出来的是太阳的边缘，这就是日环食。这个区域被称为“伪本影”。还有一种极其特殊的情况，也就是当日地距离刚好与月球影锥一样长，这时候看上去好像日全食，但太阳又没有被完全遮住，黑黑的圆面外装饰着一串明亮的珍珠一样的亮光，这被亲切地称为“珍珠食”。

总结：

半影内——日偏食

本影内——日全食

伪本影内——日环食

本影和伪本影交界处——珍珠食。

PS：日全食、日环食、珍珠食、日全环食（见知识点III）都叫中心食。

知识点 III ：日食带

        月球公转的速度比较快的，一小时在天球上自西向东走大约0.55度，当地月距离小于月球影锥的长度，月球的本影落到地面上形成一个椭圆形的黑影，并且从西扫到东，形成一条狭长的带子，这就是日全食带。所以即便是日全食，也不是说只有一个地方能看到，而是在全食带内的人都能看到。只不过这是一条西向东狭长的区域，东西长可达2000多公里，但南北最大直径不超过268公里。

        有种特殊的情况，在一次中心食过程中，月球与地球的距离和月球影锥相近，但同时距离还在变化（从远到近或从近到远），于是就有伪本影（或本影）先落到地面上，于是那个地方就能看到日环食（或日全食），随后月球距离又近（或远）了几千公里，于是，渐渐地本影（或伪本影）落到地面上了，所以又有一部分人看到日全食（或日环食），这种特殊的中心食叫日全环食，而在全食和环视交界的地方，就是“珍珠食”。

知识点IV ：日食发生几率

        以21世纪为例，一百年里会发生224次日全食，其中77次偏食，72次环食，68次全食，还有7次日全环食；月食共有230，其中58次偏食，85次全食，还有87次是肉眼比较难看到的半影月食。日月食总量上相当，但“可见的食”中，日食占多数。一年里至少会发生4次“食”，2次日食和2次月食，最多有7次，其中日食4次或5次，月食3次或2次，或者月食4次或5次，日食3次或2次，但月食中必有半影月食。

        之所以感觉上日食会少一些，是由于日食尤其是日全食和日环食可见范围小得多。根据统计，一个地方通常要300年到400年才能再见一次日全食。比如上海下一次日全食就要等到2309年7月9日。不仅可见范围小，能够欣赏全食和环食的时间也很短暂。虽然日食发生全过程可能有2、3个小时，但由于月亮和太阳的视直径差别不大，而且月亮走得比较快，所以理论上日全食或日环食阶段（指月亮视圆面完全进入太阳视圆面）最长也只有7分32秒。

知识点V：日月食的规律

1、日食总是发生在朔，月食总是发生在望。然而并不是每次新月和满月都会发生食，因为月球轨道与黄道存在平均为5°9′的夹角，月球必须既到达黄白轨道交点位置，又恰逢新月或满月才有可能发生日食或月食。

2、交点月的周期是27.21日，朔望月周期是29.53日，会合周期为346.34日，这就意味着在本次日食后大约一年欠11天左右很有可能再次发生日食。比如今年8月21日美国大日食，明年8月11日将发生日偏食，我国大部分地区都能看到。

3、由于月球从一个黄白交点走到另一个交点仅需半个月，这期间误差不是很大，所以日食和月食往往成对出现。今年8月7日有一次食分比较小的月偏食，半个月后的8月21日就是美国日全食。

知识点VI：沙罗周期

        “沙罗”一词在拉丁语里就是重复的意思，相传是公元前数个世纪由古巴比伦人发现的，用来描述日月食重复的规律。是指223个朔望月（6585.32157天）和242个交点月（6585.35724天）时长相当。因此古巴比伦人把6585.32天，合18年又10天或11天记作“沙罗周期”。它表示，经过18年又11天后，太阳、月亮将运行到几乎相同的位置、距离、角度，所以形态、路径、时间、时长几乎一样的食会再度上演。但由于沙罗周存在0.32的零头，就意味下一次日食将本次日食发生在地以西1/3个地球所在的地方。

        实际上，每次沙罗周期的交点上，太阳和月球在合时的位置仍相差了大约0.5°，所以这些食并不完全一样，每次看见的情形或多或少会有些改变化的。这些按照沙罗周期重复出现的日食我们叫做沙罗序列。目前正有40个沙罗序列正在进行中。一个沙罗序列大约持续1226年至1550年不等，多数序列包含71或72次日食，其中43次中心食。每个沙罗序列由偏食开始，食分从小到大，中间部分是中心食，然后食分再从大到小，所以每个序列也是以偏食结束。那是因为每经历一个沙罗周期，月球的路径就会向北漂移或向南漂移。于是在某一个点上，不会再发生食，我们就称这个沙罗序列就结束了。

例：即将发生在美国的日全食是第145个沙罗序列，始于1639年1月4日，食分0.0009，终于3009年4月17日，食分0.0596，共有77次日食。前14次都是偏食，第15次（1891年6月6日）为环食，第16次（1909年6月17日）为日全环食，第17次（1927年6月29日）到第57次（2648年9月9日）都是全食，其中全食时间最长的是第50次，为7分12秒。第58次到第77次为日偏食。