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日食发生的方式和原因

探索 9个月前 如果
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日食发生的方式和原因

日食的定义并没有错,但它并没有开始传达当月亮侵占太阳时,日食追逐者所感受到的激动和兴奋。

更重要的是,日全食在宇宙中是一种罕见的事件。在我们的太阳系中,有近 200 颗已确认的卫星绕着六颗主要行星运行(水星和金星没有卫星)。但只有一个例子中,有一颗大小合适的卫星,距离它的行星合适的距离,勉强覆盖明亮的太阳圆盘,露出太阳纤细的日冕。那就是我们的月亮。(换个角度看,日全食并不罕见;它们大约每两年在地球上的某个地方发生一次。但我们星球表面的任何给定地点平均每 400 年才会被月球的阴影变暗一次,所以从这个意义上说,整体确实很少见。)

宇宙巧合

太阳的直径大约是月球的400倍。太阳也(平均而言)距离大约 400 倍。结果,这两个天体在天空中的角度大小几乎完全相同——大约 1/2°,大约是您在手臂长度处看到的小指宽度的一半。这个真正非凡的巧合给了我们日全食。如果月球稍微小一点,或者离地球更远一点,它就永远不会完全覆盖太阳盘。如果月球稍大一点或绕地球运行一点,它将在全食期间阻挡大部分日冕,日食就不会那么壮观。

当然,月亮不会每个月都完全遮住太阳——如果是这样的话,看到全食就不会那么令人兴奋了。即使月圆盘侵占太阳,它也并不总是完全覆盖太阳圆盘。事实上,在新月——唯一可能发生日食的月相——月亮通常完全错过了太阳。考虑到所有变量,我们看到日食几乎是令人惊讶的。

天舞

月球绕地球运行;两者都围绕太阳摆动。在一个完美的宇宙中,我们每个月都会看到整体。但我们没有,这就是原因。

首先,太阳的表观大小在一年中会发生变化,因为地球的轨道是椭圆形的,而不是完美的圆形。我们的星球在一月初离太阳最近(近日点) ,七月初离太阳最远(远日点)。因此,1 月份的太阳看起来比 7 月份大 3%(你不会注意到),这意味着有时月球更难完全覆盖太阳并造成日全食。

更引人注目的是月球表观直径由于其围绕地球的椭圆轨道而发生的变化。当月球离地球最近时(近地点),它的视直径比它最远时(远地点)大 14% 。当接近近地点时,月球可以很容易地覆盖整个太阳盘并产生日全食。但在远地点,月球太小,无法覆盖太阳所有灿烂的脸庞。在中食时,日光环(环)围绕着月球轮廓,导致日环食。

太阳和月亮的表观大小的变化并不排除每月一次的日食​​。什么是月球轨道的倾斜,它与地球围绕太阳的轨道平面大约成 5°,或者等效地,从地球上看,太阳围绕天空的明显路径。(这条路径被称为黄道, 原因马上就会变得显而易见。)新月通常会在太阳上方或下方经过,而月影会完全错过地球。

但每 173.3 天(大约每 6 个月),新月就会通过两个交叉点(节点)之一,在该点,月球的倾斜轨道与黄道相交。在这里,最后,日食是可能的,尽管月球可以通过一个节点,而不是日全食或环食——而是可能发生偏食。

这是否将日食限制为一年两次?不完全是,因为月球不必精确地穿过一个节点的中间来引起日食。它可能会偏离一点,这意味着可能在一个月内发生两次日食,尽管两者都是局部的。

并发症并不止于此。节点缓慢地向西移动(进动),这意味着日食发生的月份随着岁月的流逝而缓慢变化。这也影响了发生的日食类型:目前长环形更有可能在一月,长总在七月。

最后,在 6,585.32 天(18 年 11 天 8 小时)之后,整个日食周期重复。这被称为沙罗循环。当两次日食相隔一个沙罗周期时,太阳、地球和月球返回到大致相同的相对几何形状,并且将发生几乎相同的日食(尽管日食路径将向西移动八小时——三分之一地球自转)。

没有什么可以天长地久

给我们带来日全食的宇宙巧合并不是永久性的。月球正以每年约 1.5 英寸(3.8 厘米)的速度缓慢地远离我们的星球。随着它的后退,它的平均表观直径缩小。最终,月球永远不会大到足以完全覆盖太阳,从地球表面将不再可见日全食。

这种可悲的前景何时会实现?计算并不精确——还有很多未知数,比如月球退缩是否会以恒定的速度继续下去,太阳直径是否会在很长一段时间内保持稳定。尽管如此,从现在开始大约十亿年,无论是几亿年,地球表面仍将经历最后一次日全食。环食将继续发生,尽管被月球隐藏的太阳表面的百分比将逐渐减少。

因此,当您站在月影中观看月球在地球和太阳之间经过时,会陶醉于您正在目睹宇宙中最不寻常和最壮观的事件之一的知识。

版权声明:如果 发表于 2022年1月14日 下午9:31。
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