1.日食和月食的“季節(jié)”
日、月食的發(fā)生必須是新月和滿月出現(xiàn)在黃白交點的一定界限之內(nèi),這個界限就叫做“食限”。計算表明,對日食而言,如果新月在黃道和白道的交點附近18度左右的范圍內(nèi),就可能發(fā)生日食;如果新月在黃道和白道的交點附近16度左右的范圍內(nèi),則一定有日食發(fā)生。
對月食而言,如果望月在黃道和白點的交點附近12度左右的范圍內(nèi),就可能發(fā)生月食;如果望月在黃道和白道的交點附近10度左右的范圍內(nèi),則一定有月食發(fā)生。
由于黃道和白道的交點有兩個,這兩個交點相距180度,所以一年之中有兩段時間可能發(fā)生日食和月食,這兩段時間都稱為“食季”,它們相距半年。
太陽每天在黃道上向東移動約1度,由于日食的食限為18度左右的范圍,太陽從黃道和白道交點以西的18度運行到黃道和自道交點以東的18度,大約需要36天,也就是說日食的每一個食季為36天。對于月食而言,它的食限為12度左右,因此月食的每一個食季就只有24天。
2.一年之中有幾次
日食的一個食季是36天,這個天數(shù)比一個朔望月的平均長度29.53還要長。因此在一個日食的食季內(nèi)必定會發(fā)生一次日食,也可能發(fā)生兩次日食。一年之中有兩個日食食季,所以在一年之內(nèi)至少有兩次日食發(fā)生,也可能有四次日食發(fā)生(如果每個食季中都包含兩個朔日的話)。
月食的一個食季為24天,這個天數(shù)比一個朔望月的平均大數(shù)29.53天還要短。因此在月食的一個食季內(nèi)可能包含一個望月,也可能沒有望月在內(nèi),也就是說,在這個食季內(nèi)可能有一次月食發(fā)生,也可能連一次月食也不會發(fā)生。一年之中月食的食季也是有兩個;”所以在一年之中,可能有兩次月食發(fā)生,也可能連一次月食也不會發(fā)生。
一年之中,日、月食的次數(shù)最多時可以達到六次,即四次日食和兩次月食。但是實際上有時候一年之中的日、月食次數(shù)可以多達七次,即五次日食和兩次月食,或者是四次日食和三次月食。如1935年就曾發(fā)生過五次日食和兩次月食,將來的2160年也會是這樣;1917年和1982年就曾發(fā)生過四次日食和三次月食。那么,為什么一年之內(nèi)的日、月食會多達七次呢?
這是由于在太陽的引力作用下,黃道和白道的交點會不斷地沿著黃道從東向西移動,每年約移動20度,這個方向與太陽沿黃道運行的方向相反,因此太陽在黃道上連續(xù)兩次通過同一交點所經(jīng)歷的時間間隔(這個間隔叫“食年”)比一年(365.2422天)要短,只有346.62天,要約少19天。這樣就會產(chǎn)生兩種情況:一種情況是一年365.2422天之內(nèi),包含了兩個完整的食季和一個不完整的食季。比方說第一個食季開始1月初,那么經(jīng)過346.62天一個食年之后,第三個食季就會在同一年的12月中旬開始,在這種情況下就可能發(fā)生五次日食和兩次月食;另一種情況是一年365.2422天之內(nèi),包含了兩個不完整的食季(一個在年頭,一個在年尾)和一個完整的食季,在這種情況下就可能發(fā)生四次日食和三次月食。
綜上所述,我們可以把一年中日、月食所可能發(fā)生的次數(shù)歸納如下:
一年中日、月食最少有兩次,而且這兩次都是日食;
一年中可能一次月食都不會發(fā)生(如1980年);
一年中日、月食最多可以有七次:五次日食和兩次月食(例如1935年),或者是四次日食和三次月食(例如1917年和1982年)。
一般說來,最常見的情況是一年中有四次日、月食:兩次日食和兩次月食。
上面這些情況只是對全地球來說的。至于對地球的某個地點而言,一年內(nèi)能看到日、月食的機會就要少得多。
另外,從上面的數(shù)字來看,一年中日食發(fā)生的次數(shù)比月食發(fā)生的次數(shù)多,但實際上人們卻往往看到月食的次數(shù)比看到日食的次數(shù)多。這是由于月食發(fā)生時,背著太陽的那半個地球上的人都可以看到;而在日食發(fā)生時,月亮的影錐只掃過地球上一個狹窄的地帶,只有在這部分地區(qū)的人才能看到日食,尤其是日全食發(fā)生時,全食帶的范圍更小,寬度只不過二三百千米,因此只有很少的一部分人才能看到。平均起來,一個地方要二三百年才能看見一次日全食。因此有不少的人一生也沒有看到日全食是不足為奇的。例如1961年3月2日夜里發(fā)生的月食,在我國、整個亞洲以及歐洲地區(qū)都可以看到。而1968年9月22日發(fā)生的日全食,在我國只有新疆的部分地區(qū)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。
3.日食和月食的周期性
由于地球繞太陽和月亮繞地球的公轉運動都有一定的規(guī)律,因此日食和月食的發(fā)生也具有其循環(huán)的周期性。
早在古代,巴比倫人根據(jù)對日食和月食的長期統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)了日食和月食的發(fā)生有一個223個朔望月的周期。這個223個朔望月的周期便被稱為“沙羅周期”,“沙羅”就是重復的意思。
223個朔望月等于6585.3天(223×29.530588),即18年零11.3天,如果在這段時間內(nèi)有5個閏年,那就是18年零10.3天。在這段時間內(nèi),太陽、月亮和黃白交點的相對位置在經(jīng)常改變著,而經(jīng)過一個沙羅周期之后,太陽、月亮和黃白交點差不多又回到原來相對的位置,因此便會出現(xiàn)同上一次情況相類似的日、月食,但見食的地點會有所變化,這里就不再細述了。
在我國漢代也發(fā)現(xiàn)日、月食具有一個135個朔望月的周期。135個朔望月等于3986.6天,約等于11年少31天,也就是說日、月食每過11年少31天重復發(fā)生一次。這個循環(huán)周期記載在漢代的“三統(tǒng)歷”中,因此也稱為“三統(tǒng)歷周期”。
此外,人們還發(fā)現(xiàn)日、月食還有其他的循環(huán)周期。比如以358個朔望月為周期的紐康周期(合29年少20日),以235個朔望月為周期的米頓周期(合19年)等等,但這些周期都是非常粗略的,只能粗略地推算出日、月食發(fā)生的日期,并不能確定日、月食發(fā)生的準確時刻,食分的大小和見食的地區(qū)。準確的日、月食發(fā)生的時間以及交食情況,需要經(jīng)過專門的嚴格推算,這已經(jīng)是屬于相當專門的歷書天文學中“食論”的研究范圍了。我國紫金山天文臺就擔負著日、月食預報的工作。
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