书城自然科学发现之旅:太空百态
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第6章 月食

游侠引言:

月食很早就被人们注意到了,不过那个时候科技不是很发达,看到月食的现象,人们都认为是"天狗吃月亮"。我小时候在农村长大,在发生月食的时,全村的人都要拿着铜铁不停的敲打,说那样能吓走二郎神的天狗。这样的敲打,一直持续到"天狗"把月亮"吐出来"为止。

正文

月球,俗称月亮,也称太阴。它是我们最熟知、距离最近的星球。月球也是最早有人类足迹的星球。1969年7月21日,宇航员阿姆斯特朗打开登月舱舱门,小心翼翼地把梯子竖下月面,慢慢走下梯子,终于,迈开了人类在月球上的第一步。

关于月亮我们还有很多美丽的传说,嫦娥奔月、玉兔捣药、吴刚伐树等等。怪不得古代的文人墨客对月亮都倍加青睐。唐代诗人张若虚有"江上何人初见月,江月何年初照人"名句,宋代文学家苏轼也写下了"明月几时有,把酒问青天"的名篇,这可都称得上是脍炙人口的咏月佳句。

我们很小就对月亮、地球、太阳很熟悉。它们形影相随,有着非常密切得关系。

太阳大,地球小,

地球绕着太阳跑。

地球大,月亮小,

月亮绕着地球跑。

不过月亮不是恒星,也不是行星,它是围绕地球旋转的唯一的一颗天然卫星。月球的正面永远向着地球。除了在月面边沿附近的区域由于天秤动现象而间或可见以外,月球的背面绝大部分不能从地球看见。

关于月球有一种特殊的天文想象--月食。因为月球围绕着地球旋转,同时,地球又带着月球绕太阳旋转。正是这两种旋转造成了月食。月食是月球运行到了地球的阴影中时,而太阳光部分或全部被地球所遮闭而显现出的月球缺了一块或全部遮盖住了。也就是说,此时的太阳、地球、月球恰好(或几乎)在同一条直在线,因此从太阳照射到月球的光线,会被地球所掩盖。

月食和日食的原理相同,但是月食只有两种,即,月全食和月偏食。在发生月全食的时,因观测者在地球上的位置不同和地球离太阳距离的不同,所看到的情况也不同。所以,即使发生月全食,也未必地球上任何一个地区的人都能看到日全食。

月食

太阳的直径比地球的直径大得多,地球的影子可以分为本影和半影。地球的直径大约是月球的4倍,在月球轨道处,地球的本影的直径仍相当于月球的2.5倍。所以当地球和月球的中心大致旋转到同一条直线上时,月亮就会完全进入地球的本影,而产生月全食。而如果月球始终只有部分为地球本影遮住时,即使只有部分月亮进入地球的本影,也会发生月偏食。如果月球进入半影区域,太阳的光也可以被遮掩掉一些,这种现象在天文上称为半影月食。由于在半影区阳光仍十分强烈,月面的光度只是极轻微减弱,多数情况下半影月食不容易用肉眼分辨。一般情况下,由于较不易为人发现,故不称为月食,所以月食只有月全食和月偏食两种。

月偏食

另外由于地球的本影比月球大得多,这也意味着在发生月全食时,月球会完全进入地球的本影区内,所以不会出现月环食这种现象。

半影月食开始的时候,月亮刚刚和半影区接触,这时候用肉眼根本观察不到。正式的月食的过程可分为初亏、食既、食甚、生光、复圆五个阶段。

初亏是月食开始的标志,月亮由东向西转动,也逐渐进入地球的影子,月球与地球本影第一次外切的时刻就称为初亏。月亮继续向西逐渐移动,当月亮的西边缘与地球本影的西边缘内切的时刻,月球刚好全部进入地球本影内,这一时刻称为食既。

食甚时,月球的中心和地球本影的中心距离最近。月亮继续向西移动当月亮的东边缘与地球本影东边缘相内切的时刻称为生光,生光时刻已经预示着日全食的结束。复圆时刻就表明了,月食真正的结束,复圆是指月亮的西边缘与地球本影东边缘相外切的时刻。半影食终,月亮离开半影,整个月食过程正式完结。

由于月球是跟随地球自西向东运行的,所以月食是从东边开始的,与日食相反。月球被食的程度叫"食分",它等于食甚时月轮边缘深入地球本影最远距离与月亮视经之比。

月食全过程

月食都发生在"望",但不是每逢"望"都有月食。一般情况下,月球不是从地球本影的上方通过,就是在下方离去,很少穿过或部分通过地球本影,只有在望日时月亮运行到白道和黄道的交点附近才会发生月食。每年发生月食数一般为2次,最多发生3次,有时一次也不发生。因为在一般情况下,月亮不是从地球本影的上方通过,就是在下方离去,很少穿过或部分通过地球本影,所以一般情况下就不会发生月食。

据观测资料统计,每世纪内月全食出现的次数为70.4次,而半影月食,月偏食、月全食所发生的百分比约为36.60%,34.46%和28.94%。

关于月食还有一个有趣的小故事呢。在古代,人们不知道月食发生的原因,像对日食一样,他们对月食也怀着恐惧的心理。据说,16世纪初,当哥伦布的船队航海到了南美洲的牙买加时,他们和当地的土著人发生了冲突。哥伦布以及床上的所有水手都被困在一个墙角。当地的土著人不给他们水和粮食,情况非常危急。哥伦布懂得一点天文知识,他知道当天晚上要发生月全食。他就向土著人大喊,"再不拿食物来,就不给你们月光!"到了晚上,哥伦布的话得到了应验,果然发生的日全食月光进入了地球的影子。土著人看到这种情况,以为哥伦布他们是神派来的,他们诚惶诚恐地给哥伦布和他的水手松了绑,并赠送了他们大量的水和食物送他们上路。

〔问题在线〕:

月亮对我们生存的地球环境有很大影响。我国自古就知道月缺月圆对潮汐的影响,但为什么月缺月圆会影响潮汐呢?

〔专家释疑〕:

海面因为受到引潮力影响而发生的周期性涨落现象,叫做潮汐。引潮力是潮汐的原动力,主要是由于天体对地球上不同地点的引力差异而产生。因为月亮是距离地球最近的天体,所以它对地球上的潮汐影响也最大。

从原则上来说,潮水一天要升降两次,但也有的地方一天只升降一次。海面上某点的水位上升到极致的状态,称为高潮;下降到极致的状态,称为低潮。从高潮到低潮的变化,称为落潮。相反地,从低潮到高潮的变化,称为涨潮。地球表面正对和正背月球的两处都是引潮力最大的地方,因此造成高潮现象。

由于地球不断自转的原故,通常由高潮到下一个高潮,约隔12小时25分钟,而到再下一个高潮,则约隔24小时50分钟。这是因为地球自转的同时,月球也以同方向绕地球运行,每天在绕地轨道上前进的角度是360°/29.5天,所以地球上同一点要多花24/29.5小时(即50分钟)才能再度正对月球。所以,每天潮涨潮落的具体时间也是不同的。

〔探索指南〕:

月亮对我们地球环境的影响是诸多方面的,除了上面提到的潮汐,科学研究还表明,月相与地球上的云雨、雷暴、冰核浓度、气压分布甚至台风活动等,都有难以置信的"遥相关",但是其中奥秘尚难揭开。

月球对地球的影响已经引起科学家的日益关注,随着科学技术迅速发展,人们百思不解的月地关系之谜,将会有更科学的解释。