本世紀(jì)最長(zhǎng)月全食將上演 前后都有日食“奉陪”
7月底又有天文大戲上演——月全食。
這次月全食將出現(xiàn)在北京時(shí)間7月28日凌晨，不管你在中國(guó)什么地方，都將有機(jī)會(huì)目睹。如果以前沒(méi)有認(rèn)真欣賞過(guò)月全食，或者沒(méi)看夠，這次千萬(wàn)別錯(cuò)過(guò)。
因?yàn)?，?jù)報(bào)道這次月食的全食階段長(zhǎng)達(dá)1小時(shí)44分鐘，可能是本世紀(jì)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的月全食。
可觀賞紅月亮近兩小時(shí)
據(jù)測(cè)算，此次月全食于28日2時(shí)24分發(fā)生初虧，6時(shí)19分復(fù)圓。其間約1小時(shí)44分鐘，月球完全處在地球陰影中。為什么持續(xù)時(shí)間這么久?月全食的時(shí)間又是由什么決定的?
我們知道，地球繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，月球又繞著地球公轉(zhuǎn)。發(fā)生月食的條件是，地球處于月球和太陽(yáng)中間，擋住了太陽(yáng)光。月全食持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)短和太陽(yáng)、地球、月球三者的位置關(guān)系密切相關(guān)。
中科院國(guó)家天文臺(tái)研究員平勁松介紹，這次月全食的時(shí)間比較長(zhǎng)，與月球恰巧位于遠(yuǎn)地點(diǎn)，與地球的距離比較遠(yuǎn)有關(guān)。
“根據(jù)開普勒第三定律，行星沿橢圓軌道繞主星體運(yùn)轉(zhuǎn)，它在單位時(shí)間掃過(guò)的面積相等，由于月球位于遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，是繞地球公轉(zhuǎn)速度最慢的時(shí)候，因此穿過(guò)地球陰影的時(shí)間就長(zhǎng)。”平勁松說(shuō)。
解釋月全食持續(xù)時(shí)間，地月距離是最老生常談的原因。但是這只是其中一個(gè)因素。
平勁松介紹，還有一個(gè)重要的因素是日地距離。現(xiàn)在夏至剛過(guò)去一個(gè)月，夏至是一年當(dāng)中日地距離最遠(yuǎn)的時(shí)候。同樣根據(jù)開普勒第三定律，這也是一年當(dāng)中地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)速度比較慢的時(shí)候。
也就是說(shuō)，在太陽(yáng)、地球、月球正好運(yùn)行到一條直線上時(shí)，地球運(yùn)轉(zhuǎn)速度比較慢，其陰影遮擋月亮的時(shí)間比較長(zhǎng)，這也會(huì)使月全食的時(shí)間加長(zhǎng)。
兩個(gè)因素疊加起來(lái)，就形成了本世紀(jì)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的月全食。這兩個(gè)因素的疊加可并非易事。未來(lái)幾十年內(nèi)可能還會(huì)發(fā)生很多次月全食。但月全食出現(xiàn)時(shí)，月球并不位于遠(yuǎn)地點(diǎn)，或者地球并不位于遠(yuǎn)日點(diǎn)，月全食時(shí)間都會(huì)相對(duì)縮短。所以這時(shí)長(zhǎng)1小時(shí)40多分鐘的月全食真可謂大大的巧合。
假如你曾看過(guò)月全食，也許曾留意，月全食出現(xiàn)時(shí)，月亮表面會(huì)變得紅通通的。正因如此月全食又被稱為“血月”。
平勁松解釋說(shuō)，發(fā)生月全食時(shí)，月球處于地球的影子里，按說(shuō)在地球上用肉眼看不到月球。但是地球的大氣相當(dāng)于一個(gè)球狀透鏡，一部分日光通過(guò)這個(gè)球狀透鏡發(fā)生了折射，照到了月球上。
而且，在太陽(yáng)光穿過(guò)地球大氣的過(guò)程中，除了紅光之外，其他波長(zhǎng)較短的光大多被大氣層散射向四面八方。波長(zhǎng)比較長(zhǎng)的紅光照到月亮上面，月亮又把紅光反射到地球上。所以發(fā)生月全食時(shí)，地球上的人們看到的月亮紅通通的。
前后都有日食“奉陪”
這次月全食的有趣之處還在于，它位于兩次日食中間。7月13日發(fā)生了一次日偏食，28日凌晨發(fā)生月全食，等到8月11日又會(huì)出現(xiàn)一次日偏食。
不到一個(gè)月內(nèi)，三場(chǎng)天文好戲連連看，背后又有什么奧妙?
“這也是一種巧合，只是按照太陽(yáng)、地球、月球的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，碰巧在這段時(shí)間出現(xiàn)了這種現(xiàn)象。”平勁松說(shuō)。
這個(gè)巧合細(xì)究起來(lái)，也是一件很有意思的事。這還得從太陽(yáng)、地球、月球之間的關(guān)系說(shuō)起。
“以地球?yàn)閰⒄瘴铮?yáng)繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道被稱為黃道，周期為一年。月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道被稱為白道，周期為一個(gè)月。這兩個(gè)平面并不重合，中間存在大概5°9′的夾角。”北京天文館館長(zhǎng)朱進(jìn)介紹。
出現(xiàn)日食的條件是，太陽(yáng)、月球和地球在一條直線上，月球擋住了太陽(yáng)的光線。出現(xiàn)月食的條件是，太陽(yáng)、地球、月球在一條直線上，地球擋住了太陽(yáng)的光線。所以日食發(fā)生在新月時(shí)，月食則發(fā)生在滿月時(shí)。
“但黃道和白道并不重合，所以雖然新月和滿月頻繁出現(xiàn)，太陽(yáng)、地球、月球的位置并不總能構(gòu)成一條直線，所以未必會(huì)出現(xiàn)日食或月食。”朱進(jìn)說(shuō)，只有太陽(yáng)位于黃道和白道的交點(diǎn)附近，同時(shí)又出現(xiàn)新月或滿月時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)日食或月食。
朱進(jìn)介紹，這次出現(xiàn)兩次日食“夾”一次月全食的情況，巧就巧在，太陽(yáng)最近運(yùn)行到了黃道和白道的交點(diǎn)附近，月球也正往交點(diǎn)方向運(yùn)行，而且出現(xiàn)新月，因此發(fā)生了日食。半個(gè)月后，月球運(yùn)行到交點(diǎn)附近，趕上滿月，又出現(xiàn)了月全食。再過(guò)半個(gè)月，月球又變成了新月，太陽(yáng)仍在交點(diǎn)附近，月球距離交點(diǎn)也不遠(yuǎn)，所以還會(huì)出現(xiàn)一次日食。
日食和月食，到底哪個(gè)更常出現(xiàn)?平勁松介紹，根據(jù)地球和月球運(yùn)行規(guī)律，大約每18.6年日月食的發(fā)生規(guī)律就會(huì)大致重復(fù)一次。在每個(gè)周期里，日食發(fā)生的概率高于月食約40%——日食每年約發(fā)生2.1次，月食每年約發(fā)生1.5次。
“但由于日食發(fā)生時(shí)，在地球上的陰影區(qū)范圍窄小，從同一個(gè)地區(qū)日食、月食的可見情況以及日食、月食在地球上可見區(qū)域面積考慮，月食的可見概率還是高于日食的。”平勁松說(shuō)。
天文觀測(cè)的寶貴窗口
隨著人類科學(xué)的進(jìn)步，月全食有了科學(xué)的解釋，不再被看作“天狗吃月亮”或不祥之兆。其實(shí)，作為一種比較獨(dú)特的天象，月全食是科學(xué)家進(jìn)行天文觀測(cè)的寶貴窗口。
平勁松介紹，歷史上對(duì)月全食的觀測(cè)，讓人類認(rèn)識(shí)到地球是圓的，也支持了日心說(shuō)取代地心說(shuō)。自從有了牛頓定律和開普勒定律來(lái)演算地球軌道、月球軌道之后，天文學(xué)家又開始利用月全食來(lái)觀測(cè)月球?qū)ζ渌阈堑恼谘诂F(xiàn)象。
這種觀測(cè)有幾個(gè)作用。
一個(gè)是由于恒星的位置相對(duì)已知，通過(guò)對(duì)月全食進(jìn)行觀測(cè)，即使沒(méi)有探測(cè)器飛到月球上去，也能夠精確測(cè)量月球形狀和邊緣的形貌。反過(guò)來(lái)，在精確測(cè)量月球的形狀之后，依據(jù)地月運(yùn)動(dòng)規(guī)律，在發(fā)生恒星遮掩月球現(xiàn)象時(shí)，可以通過(guò)觀測(cè)來(lái)推測(cè)暗弱恒星的空間位置。
此外，在發(fā)生月全食時(shí)，還可以通過(guò)月球探測(cè)器來(lái)探測(cè)月全食導(dǎo)致的月球空間環(huán)境的變化。因?yàn)檫@種時(shí)候，太陽(yáng)風(fēng)會(huì)突然被地球遮擋，月球表面的電離效應(yīng)會(huì)發(fā)生很大變化。
說(shuō)到月球探測(cè)器，月全食也會(huì)對(duì)它們產(chǎn)生一些影響。
平勁松介紹，月球探測(cè)器一般以太陽(yáng)能作為能量來(lái)源，一旦發(fā)生月全食，就相當(dāng)于暫時(shí)“斷糧”，失去了能量來(lái)源。而且，沒(méi)有了光照，探測(cè)器會(huì)處于極端低溫環(huán)境，反過(guò)來(lái)又需要耗費(fèi)大量電能。所以對(duì)它來(lái)說(shuō)，確實(shí)是比較難熬的時(shí)光。
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