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)椋瑩?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(kāi)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?,F(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(kāi)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(chēng)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?,太?yáng)繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道被稱(chēng)為黃道,周期為一年。月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道被稱(chēng)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(mǎn)月時(shí)。
“但黃道和白道并不重合,所以雖然新月和滿(mǎn)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(mǎn)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(mǎn)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(jiàn)情況以及日食、月食在地球上可見(jiàn)區(qū)域面積考慮,月食的可見(jiàn)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(lèi)科學(xué)的進(jìn)步,月全食有了科學(xué)的解釋?zhuān)辉俦豢醋?ldquo;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(lèi)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(kāi)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(kāi)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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