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日食和月食的规律

时间:2018-07-06 06:31 来源:未知 作者:地理教师 责任编辑:地理教师
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  二、日食和月食的规律

  1.食年和食季

  太阳在天球上沿黄道作周年视运动,每日自西向东运行约59′8″。黄道和白道的交点也在沿黄道不断移动,其方向是自东向西,每日约移动3′11″,18.6年则运行一周(360°)。太阳和黄白交点,都在沿着黄道运动,其方面是相反的。如果把黄白交点看作一个固定的参照点,那么,对于该参照点来说,太阳在黄道上的移动速度,应该等于太阳移动速度与黄白交点移动速度之和,即

  59′8″/日+3′11″/日=1°2′19″/日

  这就是说,太阳在黄道上每日以大约1°2′19″的速度,接近(或远离)黄白交点。

  如果以黄白交点的升交点为参照,太阳从该点向东运行,经过降交点,再回到升交点,即完成了一周的运行。由于黄白交点每年沿黄道向西移动约19°24′,故太阳以黄白交点的升交点为参照运行一周的角度,并不等于它沿黄道真正运行一周(360°)的角度,而等于黄道一周(360°)与黄白交点每年移动角距离的差值,即360°-19°24′=340°36′太阳在天球上运行340°36′,约需要346.62日,这就是太阳以升交点(或降交点)为参照点沿黄道向东运行的周期。在此周期内,太阳从黄白两个交点各通过一次。根据日、月食条件分析可知,太阳与黄白交点的周期性会合运动,必能反映日、月食发生的周期性变化规律。

  以黄白交点的升交点(或降交点)为参照点的太阳运动周期,叫做食年。一个食年的时间等于346.62日,比回归年约短19日。因此,每个回归年的日食和月食发生时期,平均比前一年发生的时期约提前19天。

  太阳在天球上运行,通过黄白交点附近一定范围(食限角以内)那段时间,即可发生日食和月食的时期,称做食季。在每个食年里,太阳两次经过黄白交点,就有两个可发生日食和月食的时期。这样,每个食年也就包括有两个食季。一个回归年为365.2422日,比一个食年大约多19日。所以,在一个回归年内,最少也会有两个食季,在有的回归年内则会有两个以上的食季。例如,某回归年的年初,太阳在天球上到达黄白交点附近,出现第一个食季;年中又出现第二个食季;到了年底,将有可能出现第三个食季。第三个食季的一部分时间要延续到下一个回归年,所以,它是一个跨年度的食季。对于某一个回归年来说,它则是一个不完整的食季。可见,一个回归年内,最多可以包括两个多食季(两个完整食季和一个不完整食季)。

  每个食季所持续的时间,并非都一样长,而是在一定范围内变化的。食季持续时间的长短,主要受两个因素制约:一个是食限角的大小;一个是太阳在天球上以黄白交点为参照点的运动速度。如前所述,食限角不是一个固定的数值,而是在一定数值范围内变化的。以黄白交点为参照的太阳运行速度,约为1°2′19″/日。知道了食限角的大小,又知道太阳对于黄白交点的运动速度,便可求得食季的长度。

  例如,当日食限角为17°54′时,太阳在天球上通过食限区(距黄白交点东、西各17°54′)的角距离为:

  17°54′+17°54′=35°48′

  太阳以每日东行1°2′19″的速度通过食限区这段距离(35°48′)所需要的时间长度为:

  35°48′÷1°2′19″≈34.4695(日)

  因此,当日食限角为17°54′时,这个食季的长度大约为34.47日。这是可能出现的最长的食季。对于日食最小限角(15°54′)来说,太阳在整个食季里则应通过31°48′的角距离,需要经历的时间(即食季长度)约等于30.62日。这是食季最短的界限。

  一个朔望月的长度为28.5306日,而最短食季为30.62日。因此,一个食季内最少也有一次日月相合,多则出现两次日月相合。这样,在一次食季里,就可以发生1~2次日食。

  太阳在天球上通过月食最大限角,应该跨越的角距离为:

  11°54′+11°54′=23°48′

  通过这段角距离需要的时间为:

  23°48′÷1°2′19″=22.92日

  而通过月食最小限角,应跨越的角距离为:

  10°0′+10°0′=20°0′

  通过这段角距离则只需要19.26日。

  太阳在天球上通过月食最大限角和月食最小限角,所需要的时间都比一个朔望月的时间短。因此,在一个食季里,日月相冲最多只能出现一次,也可能连一次也不出现。这就是说,在一个食季里,最多只能发生一次月食,也可能没有月食发生。

  综上所述,在一个食季里,最多能够发生两次日食、一次月食;最少则只能发生一次日食。如果一个食季里发生两次日食,那么,其间一定还会有一次月食,而且是月全食。如果一个食季里只发生一次日食,而没有月食发生,那么,这次日食一定是日中心食。这样,在只有两个食季的回归年内,一年最多可以发生四次日食和两次月食,最少也能发生两次日食。如果一个回归年里包括两个多食季,那么,一年最多可以发生五次日食和两次月食,或者四次日食和三次月食。具体来说就是,在某年的年初出现第一个食季时,发生两次日食和一次月食;年中出现第二个食季时,又发生两次日食和一次月食;年末出现第三个(不完整)食季时,还可再发生一次日食或者月食。所以,在包括两个多食季的回归年里,日食和月食共计最多可以发生七次。例如,1805年、1935年、1982年、2094年、2159年、2485年等,就是这样的年份。

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