日全食成因示意圖

????為什么日全食10億年后會(huì)消失

????地月系統(tǒng)在太陽(yáng)系中非常獨(dú)特，因?yàn)槟壳皬牡厍虮砻婵矗挥羞@個(gè)體系中的月球的角大小跟太陽(yáng)的角大小相匹配。這意味著在這個(gè)軌道上，月球有時(shí)確實(shí)能遮蓋住太陽(yáng)，讓觀測(cè)者在大中午突然陷入可怕的黑暗中。但是月球的軌道并不穩(wěn)定。由于存在潮汐摩擦力，月球的軌道慢慢變得越來(lái)越大，因此從地球上看，月球的角大小變得越來(lái)越小。當(dāng)我們到

????太陽(yáng)直徑是87萬(wàn)英里(140萬(wàn)公里)。目前太陽(yáng)的角直徑從32.7弧分到31.6弧分不等。另一方面，月球的直徑是2160英里(3476公里)，與地球之間的距離變化是，在近地點(diǎn)是22.1218萬(wàn)英里(35.6萬(wàn)公里)，在遠(yuǎn)地點(diǎn)是25.2288萬(wàn)英里(40.6萬(wàn)公里)。這意味著它的角大小范圍是從33.5弧度秒到29.43弧度秒。因此月球和太陽(yáng)的角大小相等形成全食的機(jī)會(huì)很多。然而月球的軌道每年增加大約0.4英寸(1厘米)，所以當(dāng)月球漂到距離地球大約1.2552萬(wàn)英里(2.02萬(wàn)公里)的地方以外時(shí)，它距離最近的點(diǎn)都將非常遙遠(yuǎn)，因此它的盤看起來(lái)明顯會(huì)比太陽(yáng)的更小。月球的軌道以每年幾乎接近1英寸(2厘米)的速度增加，大約還要10億年日全食現(xiàn)象才會(huì)消失。然而在這段時(shí)間內(nèi)，太陽(yáng)自己的體積會(huì)稍微增加一些，這一結(jié)果將導(dǎo)致“ 沒(méi)有日全食的”現(xiàn)象會(huì)在10億年之前發(fā)生。

????為什么日食不在新月時(shí)發(fā)生

????只有當(dāng)一顆行星的衛(wèi)星與黃道面(位于經(jīng)過(guò)太陽(yáng)中心和地心的一條直線上)呈0.5度角時(shí)，日食才會(huì)發(fā)生。月球圍繞一個(gè)與黃道面呈5度角的軌道運(yùn)行，因此每個(gè)月月球只有兩次機(jī)會(huì)經(jīng)過(guò)黃道的平面，它通過(guò)的這兩點(diǎn)被稱作升交點(diǎn)和降交點(diǎn)。這兩點(diǎn)與地月系統(tǒng)的重心(圍繞兩個(gè)天體軌道的點(diǎn)，這里大致是地球的中心)相連產(chǎn)生的線被定義為“交點(diǎn)線”。如果這條交點(diǎn)線與從太陽(yáng)和地球中心延伸出來(lái)的一條線能合并在一起，太陽(yáng)和月球的食將會(huì)發(fā)生。

????月球必須與升交點(diǎn)或降交點(diǎn)呈0.5度角，太陽(yáng)圓盤才能部分或全部不被覆蓋形成日食。關(guān)于為什么月食不在每個(gè)滿月(位于從地球到太陽(yáng)的相反點(diǎn))的時(shí)候發(fā)生的問(wèn)題，也存在一個(gè)具有爭(zhēng)議性的類似解釋。

????日食和月食哪個(gè)發(fā)生次數(shù)更多

????根據(jù)弗雷德·惠普爾的書《地球、月球和行星》上說(shuō)，日食比較常見，它每年發(fā)生2到5次，但是地球上能看到全食的范圍僅有幾英里寬。在地球上的任何一個(gè)指定地點(diǎn)，日全食的發(fā)生率僅為每360年一次。由地球的陰影產(chǎn)生的月食比日食更少見，然而每次月食大約能覆蓋地球表面的大半部分。在任何指定地點(diǎn)，你每年能看到3次月食，但是有些年份連一次月食也看不到。在任何一個(gè)歷年，食出現(xiàn)的最多次數(shù)是日食4次，月食3次。

????日食會(huì)影響人類嗎

????目前沒(méi)有證據(jù)能證明日食會(huì)對(duì)人的身體產(chǎn)生影響，然而這種自然現(xiàn)象已經(jīng)給人們的心理造成嚴(yán)重影響。多個(gè)世紀(jì)以來(lái)，日食一直被每一個(gè)已知的文明社會(huì)解釋成是末日征兆。這些過(guò)激的反應(yīng)導(dǎo)致人類對(duì)日食感到既敬畏，又迷惑。雖然日食沒(méi)對(duì)人體造成直接影響，但是它造成的心理影響給人體間接帶來(lái)不好的結(jié)果。

????什么是影帶

????觀測(cè)者在日全食發(fā)生的前幾秒看到的大部分短暫現(xiàn)象中，就包括影帶。它們看起來(lái)像很多模糊的緞帶，只要將一張幾英尺見方的白紙放在地上，就能看到它們。它們看起來(lái)就像池底陽(yáng)光留下的漣漪。而且每個(gè)日食的影帶可見度都各不相同。19世紀(jì)的觀測(cè)者將它們解釋成是一些類型的衍射現(xiàn)象產(chǎn)生的干擾帶。然而，太陽(yáng)很難是一個(gè)“點(diǎn)源”，而且影帶的模式比你能期望衍射現(xiàn)象產(chǎn)生的模式更隨意。

????不過(guò)有關(guān)這一現(xiàn)象的一種最簡(jiǎn)單的解釋是，它們?cè)诖髿獾尿}動(dòng)干擾過(guò)程中產(chǎn)生。在光線穿過(guò)大氣中的漩渦時(shí)，出現(xiàn)了折射現(xiàn)象。非常遙遠(yuǎn)的地方的光源看起來(lái)就像一些“閃光”，但是在大型天體附近，射來(lái)的光能分裂成干擾束，到達(dá)地面再進(jìn)行重新組合，形成斑駁的光斑和暗色帶狀物，或者是帶狀物的一部分。在全食附近，太陽(yáng)的影像只是一個(gè)僅有幾弧度秒寬的細(xì)細(xì)的新月形，它的大小大約就跟在地面上看到的大氣漩渦的大小一樣。之所以會(huì)產(chǎn)生帶狀物，是因?yàn)樘?yáng)的影像的一邊比另一邊長(zhǎng)。影帶的移動(dòng)速度并不像我們期望的那樣，并不是跟日食同步，它的速度是由大氣漩渦的運(yùn)動(dòng)速度決定。

????電腦如何預(yù)測(cè)日食

????要預(yù)測(cè)日食，天文學(xué)家首先要計(jì)算出地球和月球的軌道力學(xué)，看看它們?cè)?個(gè)天體之間的重力場(chǎng)影響下，是如何圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的。他們通過(guò)牛頓的運(yùn)動(dòng)定律，將這些天體擁有有限的體積和不完美的球體，以及地球和月球不是同一類天體等情況考慮在內(nèi)后，計(jì)算出三者在三維空間中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。他們通過(guò)仔細(xì)觀察，然后將這些復(fù)雜的公式與地球和月球的目前狀況及速度結(jié)合，再用電腦向前或向后“推算”，及時(shí)繪制出從地球上的有利地點(diǎn)看到的月球和太陽(yáng)的相對(duì)位置運(yùn)行軌跡。日食是這些天體的特殊結(jié)構(gòu)，通過(guò)電腦可以確定。目前日食預(yù)測(cè)的精確度是，在數(shù)百年的時(shí)間間隔內(nèi)，誤差小于1分鐘。

????什么是沙羅周期

????沙羅周期是日食和月食的周期，是指月球在它的軌道盤上運(yùn)行一周(以便月球交點(diǎn)沿著軌道公轉(zhuǎn)一周)所需的時(shí)間——18年零10天。這個(gè) “Nordical”周期幾乎跟沙羅周期期間的一個(gè)太陰月(223 x 29.53 天= 6,585.19 天)的整數(shù)相等。因?yàn)樯沉_周期的真正長(zhǎng)度是6585.32天，因此你必須等三個(gè)沙羅周期，才能在地球上的相同地點(diǎn)看到日食再次發(fā)生。世界各地在沙羅周期中的連續(xù)食，有三分之一的是通過(guò)這種方式發(fā)生的，在3個(gè)沙羅周期后，即54年零33天后，日食幾乎又在相同的地理位置出現(xiàn)。12個(gè)不同的主要沙羅日食 (Grand Saros eclipse)現(xiàn)在正在發(fā)生，其中一個(gè)的食分別發(fā)生在1937年、1955年、1973年、1991年和2009年，每一次食的持續(xù)時(shí)間都在7.5分鐘內(nèi)。(孝文)