登陆注册
16731700000008

第8章 日食发生的规律——沙罗周期

1.每年在全球范围内大多会发生2次日食。有时是3次或4次,甚至更多,那么日食的发生究竟有什么规律呢?

日月食的发生,必须是新月和满月出现在白道和黄道交点附近的一定界限内,这个界限就是食限。计算表明,如果新月出现在交点附近18°,就可能发生日食,当距离小于15°时,就必定有日食发生;如果满月出现在交点附近12°,就可能发生月食,在10°以内,就一定发生月食。黄道和白道的升交点和降交点相距180°,我们把太阳连续2次通过升交点(或降交点)的时间间隔,称为1个食年。顾名思义,日食发生的规律,就与食年有着密切的关系。当太阳通过交点时,就有可能发生日月食,这段时间叫做食季。1个食年内,太阳一共通过2次交点,就有2个食季。太阳每天大约在恒星背景上移动1°。根据上面的数据,我们大概算出日食的食季有36天(交点前后18天),月食的食季只有24天(交点前后12天)。我们知道一个朔望月大约是29天半,在日食的食季中必定有1个朔望月,所以必定有1次日食发生,因此每个食年内至少发生2次日食。而月食的食季比朔望月短,所以在一个食年内很可能没有月食发生。

我们通常所说的回归年是指地球绕太阳公转的周期,而食年除了公转影响外,月球的运动也要考虑进去。经过计算我们发现,食年大约是346.62天,比回归年短19天。由此就可能产生2种特殊情况:①某个回归年内包含2个完整食季和1个不完整食季。这样最多可以产生5次日食和2次月食,1935年就发生了这样的情况。②回归年内有2个不完整食季(年初、年末各1个)和1个完整食季,这样会最多产生4次日食和3次月食,例如1917年。但通常情况下每年还是只有2次日食和2次月食。

2.月食常见还是日食常见?

通过过往的统计记录我们发现,日食和月食发生的比例大约为4:3。对于整个地球而言,日食的次数确实比月食多,但对于地球上某个地方来说,看到月食的次数却要远远多于日食。

太阳照射地球投在月球那个距离上的阴影区域,直径大约是月球的2.5倍。每次月食,地球上可以看到月亮的半球都可以观测到。而日食发生时月球的本影投射到地球表面形成的全食带最宽不过270千米。所以每次能看到日食,特别是日全食的范围是很小的。

日食,都是发生在朔,而发生日食的朔之后紧跟着的望,却并不是一定会发生月食。之所以月食比日食发生的次数少,是和它们的食限有关。发生日、月食的条件除了要在朔、望之外,还有就是月球要在黄白交点附近。当月球出现在黄白焦点两边各18°的范围内时,就可能会发生日食,而只有月球出现在两边各12°左右时,才有可能发生月食。我们可以简单计算一下,日食的食限是36°,太阳在黄道上运行过这一段差不多需要36天,而36天内必然会有1个朔,就至少会发生1次日食。而1年内至少有2次月球出现在黄白焦点附近,日食食限内又赶上朔的机会,因此1年至少发生2次日食。与之相比,月食的食限是24°,一个朔望月大约是29.5天,那么24天内就有可能没有望,因此不是每次日食都有与之相对应的一次月食发生。

3.前面讲了日食发生的规律,那么我们如何知道具体是何时何地会发生日食呢?

在日月食的成因中,有2个必要条件。①时间,就是指朔日和望日,②空间位置,就是指黄白交点附近。前者我们可以和月球绕地公转的周期朔望月联系起来,后者我们也可以和月球连续2次通过升交点(或降交点)的时间间隔——交点月关联上。由此我们可以想到日月食发生的周期也和朔望月、交点月一样有规律性。

交点月=27.212220日

朔望月=29.530588日

我们要想找到日月食发生规律的循环周期,就要求出这两个数的最小公倍数。通过计算我们得到:

242交点月=6585.3572日

223朔望月=6585.3211日

这两个时间只相差0.0361日,因此我们可以把6585.3211日近似看作朔望月和交点月的最小公倍数。从我们地球上任意一点观测,太阳和月亮经过223个朔望月,都会运行到原来的位置,这也是日月食发生的一个循环周期。这个时间可以近似为18年零11天,最早发现这一规律的古巴比伦人,把它称为沙罗周期,其中“沙罗”就有“重复”的意思。

读到这里,您可能会发现,如果今天发生了一次日食或月食的话,18年零11天之后就一定会发生一次情况类似的日食或月食。但在地球上发生的相邻两次日食的间隔,却不是这个时间。在奥博尔于1878年发表的《食典》中,记录了从公元前1207年到公元2161年间的8000次日食和5200次月食的计算日期及全食带等相关信息。看过此书我们发现,平均在18年零11天的沙罗周期内有42次日食发生。这就意味着,沙罗周期内有42个独立的日食系统在进行着,而它们彼此间并没有关系。我们把这些不同的日食系统称为沙罗食系。

4.同一沙罗食系中日食的变化规律

由于沙罗周期只是交点月和朔望月的近似公倍数,所以前后两个沙罗周期中,日月食出现的情况不完全相同。这是因为交食情况还需要考虑另外2个因素:①太阳周年视运动过黄白交点的周期——食年;②连续两次过近地点的周期——近点月。这两个周期的长度如下:

19食年=19×346.62003=6585.7806日

239近点月=239×27.554550=6585.5376日

由此看出242交点月,239近点月,19食年和沙罗周期(223朔望月)有细微的差别,这种差别就使得沙罗周期同一食系的日食会有规律地变化。

首先,223朔望月有6585.3211日,它不是日的整数,还有0.3211小数。譬如,在这一次沙罗周期中某次日食恰好发生在某地的正午,一个沙罗周期后,地球自西向东旋转了6585.3211圈。0.3211圈相当于地球经度115°,所以第二次发生的日食,比上次见食地方经度向西大约移动了115°,相当于时间推迟了7小时42分。

再有,223朔望月比19食年短0.4595日,太阳每天沿黄道东行大约1°,短0.4595日就等于短了28′。所以每隔1个沙罗周期,太阳就会少移28′,或者说它的位置比上次偏西28′。就月球位置而言,223朔望月比242交点月短0.0361日。月亮每天在白道上运动的平均速度为13°23′,0.0361日就等于少移28.5′,也就是说每隔1个沙罗周期后,月球位置也比上次偏西28.5′。这样一来,每隔1个沙罗周期,日月相合的位置约西移28′。如果前一次日食发生在降交点附近,那么日月相合位置西移,就意味着下一次日食发生时,月球位置向北移动了一些,月影在地球上的位置也比上次偏北。同理,如果日食发生在升交点附近,那么下一次的日食位置就要比上次偏南。

最后,223个朔望月比239个近点月短0.2165日,在这段时间内,月球大约运动了2°~3°,使得月球的视直径发生3″左右的变化。此外,由于沙罗周期为18年零11天左右,并非整数年,使得太阳的视直径可能有5″的变化,这样同沙罗食系的日食,每过1个周期后,全食的持续时间也就有了变化。

综上所述,如果日食发生在升交点附近,这一沙罗食系中的第一次日食开始于北半球纬度很高的北极区,而且是食分最小的偏食。每隔1个沙罗周期后,纬度逐渐南移,而经度西移,食分逐渐增大。经过9~16个沙罗周期后,会形成中心食。在经过42~48个沙罗周期后,经过赤道向南移,再次进入偏食阶段,食分逐渐减小。再经过9~16个沙罗周期,靠近南极,从而结束这一系统。同样,如果日食发生在降交点附近,则移动方向相反,由南极北移经赤道,至北极结束。这个系统前后共经过了68~75个沙罗周期,也就是1152~1440年。

同类推荐
  • 专业智库研究(谷臻小简·AI导读版)

    专业智库研究(谷臻小简·AI导读版)

    一本从智库角度谈国家管理问题的书。全书分三大部分,一是基础理论篇,主要探讨智库之“智”的多重内涵,情报工作在智库中的前端功能,以及智库专报撰写的五大要素;二是图情智库篇,主要论述新时代中国特色图情智库新使命,以及对建立中国特色新型网络安全和信息化专业智库的设想;三是决策咨询篇,主要从全球互联网的角提出如何加强大数据时代的网络建设,如何构建互联网治理的规则体系等。
  • 多姿气象

    多姿气象

    进入21世纪后,中国气象业务现代化建设突飞猛进,气象卫星、新一代天气雷达和各种现代化气象仪器投入使用,全国地面气象通信宽带网络系统建成并投人运行,全国气象单位之间实现了任意点到点之间的通信。气象业务现代化建设的快速发展,不仅增加了大量气象信息,推动了气象业务和科研的发展,提高了预报质量,而且实现了中国气象频道音、视频天气预报节目实时播放,使各种气象服务产品更加快捷及时并且全天候地服务于百姓、服务于社会、服务于经济建设。《多姿气象》解释了风、云、雨、雪、雷、雹等天气现象形成与变化规律,介绍现代气象研究与观测的技术与方法,各类天气现象对人类生产、生活的影响等,供相关读者阅读参考。
  • 大呼过瘾的科学知识

    大呼过瘾的科学知识

    许多人认为,科学知识就意味着枯燥、晦涩、艰深,它们只存在于科学家的实验室里和大部头的学术著作中。然而事实并非如此,科学知识就在我们身边,在生活的每一个角落。小到打哈欠为什么会传染,大到宇宙的构成、生命的起源,都可以用轻松有趣的科学知识来解释。《大呼过瘾的科学知识》就是一座能让读者探索未知、增长见识的科学知识宝库。在这里,作者将带你见识各种奇葩的科学问题,开展各种奇妙酷炫的科学实验,让你在轻松有趣的阅读中,玩转科学知识,冲顶智慧之巅。
  • 飞来飞去的实用攻略

    飞来飞去的实用攻略

    想要一整套乘飞机旅行的实用攻略吗?本书适合你们所有人。从准备旅行开始,找机票,装行李,登机,在空中,照顾行李,等等。一位资深旅行者为你提供的建议:简明扼要,清晰易懂。这本轻松无压力的旅行手册,对于中国旅行者来说,应该同样有趣。
  • 桌子上的阳光:照明的故事

    桌子上的阳光:照明的故事

    这是一本讲述灯的发展历史的书。在电灯问世以前,人们普遍使用的照明工具是煤油灯或煤气灯。这种灯很容易引起火灾,酿成大祸。多少年来,很多科学家想尽办法,想发明一种既安全又方便的电灯。可以说,电灯是人类征服黑夜的一大发明。
热门推荐
  • 来生不做战佛

    来生不做战佛

    当荒草掩过我的墓碑,是谁在轻轻地流泪。土丘下,我在沉睡,是谁在凭吊我的骨灰。故事如戏,又是谁在我墓前不肯离去。大圣为爱转世,逆天逆佛,为了爱情可以放弃宇宙至尊!
  • 淡泊明志软饭王

    淡泊明志软饭王

    某年某月某日,唐先生吸了口烟,目光阴沉道:“我要崛起。”苏音秋水般的美眸淡淡扫了他一眼,毫无感情道:“哦!”
  • 快穿妥妥女配

    快穿妥妥女配

    本文治愈系,还带爆笑,作者是萌新,希望多多支持!本文没有男主,女主喜欢听歌,玩游戏,我希望能将女主的性格写的贴近现实,没有高冷,更加温柔。女主是成长型。
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 这个海贼有毒

    这个海贼有毒

    第一次来到这个世界的时候,我遇到了皮卡丘,以为自己来到了神奇宝贝的世界。后来我听到别人讨论大海与海贼的话题,我又以为自己来到了海贼王的世界。直到......我在报纸上看到了海鲜三大将......
  • 星际之痕

    星际之痕

    一起来看主角和他的朋友们如何一步步走出地球,征战宇宙的
  • 史上最强教练

    史上最强教练

    他挑衅记者,与球队高层作对,他被称为史上最嚣张的主教练;他痛揍当家球星,怒骂裁判,他是史上脾气最差的主教练;但即使如此,还是有很多球队对他趋之若鹜,因为他还是史上最强主教练!四大战术?挡拆、三角、普林斯顿和跑轰,他都用过;总冠军?看看他的双手,戒指已经串成一串啦;还有各种记录?那种东西他是当饭吃的!【易文新作,不成功便成仁!求各位支持!】
  • 噩梦般的醒来

    噩梦般的醒来

    在一个落后的山村里,有一个破陋的房屋内住这新搬来的一家四口女妇人叫雪莲男主人叫李林超他们有一对相差两岁的儿女,儿子叫文超女儿叫文雪雪莲说到:“林超你说你表叔走了以后把房子交给咱们,为什么他没有儿女么”李林超摇摇头叹气的说道:“不知道,我都不知道我还有这么一位表叔,我爹娘死的早,正好咱们风餐露宿的有个家不是正好么,肯定没有儿女如果有还会给咱们么,别想了,收拾收拾东西睡觉吧”这个屋子中间是客厅两边是卧室正好孩子们一屋,卧室里都是一个大火炕,到是睡的也宽敞又一天林超找到一个工地开始上班,儿子8岁开始上学了女儿6岁明年也可以上学去了,本以为一切开始步入正轨,却.....
  • 大明1636

    大明1636

    笑看大明风弄朝,不言国殇心救世。你权倾朝野却挡不住内忧外患。他挽狂澜,定乾坤,救浮生。你杀的人他来救,天下地狱,我不下谁下?今生本想做一个幸福的女人,谁想一不小心被穿越成男人!泱泱大明岌岌可危,他拿什么来拯救?战场上有谁为他身披银甲逐敌千里,朝市中又有谁为他运筹帷幄机关算尽,在起义流民,满清鞑子,大明言官之间他如何披荆斩棘,光复大业!故事走到结局之前没有人允许他停下来休息!只是天下一统之时容我相妻教子,与民为乐可好?你们想怎么左右他的命运呢?
  • 东方千异录

    东方千异录

    一段缘起,一个故事。所谓千异,就是一千种不同的异闻——当红魔馆的钟声再次敲响的时候。当三途河畔的彼岸再次盛开之时。当繁星泯灭,轮回结束的时候.....每个故事,就这样悄然进入了幻想乡,她们都是被世界遗忘的人们。这是一段怪奇与缘的故事只属于她们的故事....一切的一切,都将从千年之前开始讲起.....