今年首場月食,明天凌晨上演。揭秘月食的季節性規律

天文在線 發佈 2020-01-10T19:41:21+00:00

圖解 :2017年8月21日,地球天空協會的會員Beverley Sinclair,在南卡羅來納州查爾斯頓市的郊外拍到了這張精美的日全食的照片,並記錄到:「接近日全食時,天空滿滿的都是雲層,但是奇蹟般的是,隨著日全食的推進,天卻慢慢放晴了。這張照片展現了鑽石環和倍里珠。」

日食只會發生在新月時,而月食只會發生在滿月時。此外,蝕的發生條件還包括,新月或者滿月必須是在一次日食季中。

圖解 :2017年8月21日,地球天空協會(EarthSky)的會員Beverley Sinclair,在南卡羅來納州查爾斯頓市的郊外拍到了這張精美的日全食的照片,並記錄到:「接近日全食時,天空滿滿的都是雲層,但是奇蹟般的是,隨著日全食的推進,天卻慢慢放晴了。這張照片展現了鑽石環和倍里珠。」

要理解日食季,這裡有一些詞需要提前了解:月球交點和黃道面。黃道面是地球繞太陽運轉的軌道平面。一個月球交點是指,在月球在它自己每個月繞地球運轉中,月球的軌道與黃道面的交點。一個日食季是指,從地球的角度來觀測,當太陽距離某一個月球交點足夠近的時候就能夠發生蝕。如果太陽靠近離某一個月球交點發生在滿月時,那我們就能觀測到月食;如果太陽靠近離某一個月球交點發生在新月時,那我們就能觀測到日食。


換句話來說,在月球在經過某一個月球交點前後這一時間時,同時如果是新月或者是滿月的時間的話,那麼蝕並不僅僅是可能,而是將不可避免的出現蝕。

圖解:月球交點是指月球的運行軌道和黃道面(即地球繞太陽運行的軌道平面)相交的地方。當某一個月球交點指向太陽的方位時,它將成為一個前後約有35天的蝕季的時間中點。這一蝕季的季中點發生在2019年12月30日,另一個將發生在2020年6月20日。圖片來自Go Science Go。

每一個公曆年裡會有4到7場蝕,2次日食季。在某些年份里,有可能會出現第三個日食季跨騎到上一年或者下一年。(比方說2019年12月到2020年1月的日食季)

一次日食季大約會持續35天,每173.3天復而循環(差不多6個公曆月)

我們知道,一個農曆月(兩次連續的新月或滿月之間的時間)是大約29.5天;在一次的日食季里會發生至少兩場蝕(一場日食和一場月食,無論先後順序)。在一次日食季里,最多三場蝕是可能的(不管是月食,日食,月食的順序,還是日食,月食,日食的順序),雖然這意味著第一場蝕將發生在很早一開始進入日食季的時候,才能讓第三場蝕在日食季結束之前可以發生。

如果一個公曆年中有七次蝕,那麼會有幾種可能性。第一場蝕屬於一次始於上一年的日食季 ;並且/或者, 第七場蝕屬於一個到下一年才結束的日食季。在一個公曆年中出現七場蝕的可能性微乎其微。然而,這種情況上一次發生在1982年,並且下一次會在2038年重現。

這篇文章寫於2020年1月8日,我們剛好處於一次日食季中,這次的日食季的季中點在2019年12月30號。這次的日食季的第一場蝕,發生在2019年12月26日;新月精準地運行到了太陽圓面前,向我們展示了一場日環食(火環食)。見下圖。

圖解:2019年12月26日的日環食的始末過程,攝於關島坦帕灣(Tumon Bay,Guam)。艾略特·何瑞曼報告說:「在關島觀測日食的那天天氣很好,天空大體藍色晴朗,只在海岸邊有一些海洋薄霧。這些圖像是用Questar望遠鏡以及帶有巴德(Baader)太陽濾鏡片的尼康D850相機所捕捉到的。」

本次日食季的第二場蝕是將於2020年1月10號滿月發生的半影月食。任何月食,如果發生在一次日食季的過早或過晚的時間,那麼滿月將會錯過地球的本影區(內部的深色陰影),而取代地穿過地球的半影區(外部的微弱陰影)。因為即將到來的這一場月食發生在日食季相當靠後的時間了,所以這將會是個半影月食。見下圖所示。

圖解:2020年1月10日時,滿月將會錯過地球的深色本影區,而會從更加微弱的半影區中穿過,為我們呈現出不太好觀測到的半影月食。這場蝕如果從月球上觀測,將會更加驚人;因為在月球上,你將會看到日偏食。

日食只會發生在新月時,而月食只會發生在滿月時。此外,蝕的發生條件還包括,新月或者滿月必須在一次日食季中。不然的話,新月將會在太陽過北或過南的地方經過,從而讓日食無法發生;或者滿月將會在地球的影子過北或過南的地方經過,導致月食無法發生。


圖解:蝕的發生全部都是關於各種直線排列。在一場日全食中,太陽、月球和地球應在一條線上,月球處於太陽和地球之間。圖片來自美國宇航局。


圖解:在一場月食中,太陽、地球和月球應在一條直線上,地球位於太陽和月球的中間。圖片來自美國宇航局。

為什麼會有日食季?

天空中有許多周期循環。日食季正是眾多天體周期之一。

如果月球繞地球運轉的軌道平面和地球繞太陽運轉的軌道平面是同一個平面的話,那麼在每一次新月時就會有一場日食,而在每一次滿月時就會有一場月食。

然而,實際上,相對黃道面(地球的軌道平面)而言,月球的軌道平面傾斜了5度。因此大多時候,新月或者滿月都將在過於偏南或偏北的地方經過,導致蝕不能發生。譬如,2020年將有12次新月和13次滿月,然而只有2場日食及4場月食(不幸的是,2020年所有的月食中都將是半影月食,蝕象微弱且難以觀測。)

圖解:2020年將有12次新月和13次滿月。A=日環食,T=日全食,n=半影月食。月相來源於Astropixels網站

當月球繞地球沿著軌道運行時,月球每個月將兩次穿過黃道面(地球的軌道平面),這個交點被稱為月球交點。如果月球是從南到北運行,則為月球的升交點;反之從北到南,則為月球的降交點。月球最後的一次處於降交點是在2019年12月26日,並將在2020年1月9日達到它的升交點。


當月球交點直接指向太陽時,這一重大事件便意味著蝕季進入季中點。當一場蝕發生在蝕季的季中點時,月球、太陽、地球三者的對齊直線最為精準;而當蝕發生在蝕季的開頭或末尾時,則最不精準。當發生在蝕季的開頭或末尾時,任何月食都為半影月食;而當發生在在蝕季的開頭或末尾時,任何日食都為不足的日偏食。

2019年,蝕季的季中點在1月17日,7月10日,和12月30日。而今年2020年,蝕季的季中點在6月20日,和12月11日。

蝕季的季中點:2019年12月30日

第一次蝕(日食):2019年12月26日

第二次蝕(月食):2020年1月10日

蝕季的季中點:2020年6月20日

第一次蝕(月食):2020年6月5日

第二次蝕(日食):2020年6月21日

第三次蝕(月食):2020年7月5日

蝕季的季中點:2020年12月11日

第一次蝕(月食):2020年11月30日

第二次蝕(日食):2020年12月14日


圖解:月球的軌道平面與地球繞太陽運轉的軌道平面(黃道面)有5度的夾角。但在這張圖中,黃道被繪成太陽在黃道十二宮前的明顯年路徑。月球的軌道與黃道面相交於兩個節點,被稱為月球交點(在這裡記為N1和N2)。蝕季的季中點就是當這條節點線直接指向太陽的時候。在上圖中,節點線並不指向太陽。

總之,從地球的角度來觀測,蝕季是指太陽離月球節點足夠近且能發生蝕的一段時間。 如果太陽靠近離某一個月球交點發生在滿月時,那我們就能觀測到月食;如果太陽靠近離某一個月球交點發生在新月時,那我們就能觀測到日食。在一次的蝕季里,最少會發生兩場蝕(一場日食和一場月食,無論先後順序)。而在一次日食季里,最多三場蝕是可能的(不管是月食/日食/月食的順序,還是日食/月食/日食的順序)。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3.Bruce McClure-earthsky-糖糖゜slan,why,一一 ,Mist,

,yang,唐影蓀,TerranMarine

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