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莫錯過!本世紀最長月全食將上演 前后都有日食“奉陪”

時間:2018-07-26 14:44:37    來源:科技日報    

本世紀最長月全食將上演 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)在北京時間7月28日凌晨,不管你在中國什么地方,都將有機會目睹。如果以前沒有認真欣賞過月全食,或者沒看夠,這次千萬別錯過。

因為,據(jù)報道這次月食的全食階段長達1小時44分鐘,可能是本世紀持續(xù)時間最長的月全食。

可觀賞紅月亮近兩小時

據(jù)測算,此次月全食于28日2時24分發(fā)生初虧,6時19分復圓。其間約1小時44分鐘,月球完全處在地球陰影中。為什么持續(xù)時間這么久?月全食的時間又是由什么決定的?

我們知道,地球繞著太陽公轉(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中間,擋住了太陽光。月全食持續(xù)的時間長短和太陽、地球、月球三者的位置關(guān)系密切相關(guān)。

中科院國家天文臺研究員平勁松介紹,這次月全食的時間比較長,與月球恰巧位于遠地點,與地球的距離比較遠有關(guān)。

“根據(jù)開普勒第三定律,行星沿橢圓軌道繞主星體運轉(zhuǎn),它在單位時間掃過的面積相等,由于月球位于遠地點時,是繞地球公轉(zhuǎn)速度最慢的時候,因此穿過地球陰影的時間就長。”平勁松說。

解釋月全食持續(xù)時間,地月距離是最老生常談的原因。但是這只是其中一個因素。

平勁松介紹,還有一個重要的因素是日地距離。現(xiàn)在夏至剛過去一個月,夏至是一年當中日地距離最遠的時候。同樣根據(jù)開普勒第三定律,這也是一年當中地球繞太陽公轉(zhuǎn)速度比較慢的時候。

也就是說,在太陽、地球、月球正好運行到一條直線上時,地球運轉(zhuǎn)速度比較慢,其陰影遮擋月亮的時間比較長,這也會使月全食的時間加長。

兩個因素疊加起來,就形成了本世紀持續(xù)時間最長的月全食。這兩個因素的疊加可并非易事。未來幾十年內(nèi)可能還會發(fā)生很多次月全食。但月全食出現(xiàn)時,月球并不位于遠地點,或者地球并不位于遠日點,月全食時間都會相對縮短。所以這時長1小時40多分鐘的月全食真可謂大大的巧合。

假如你曾看過月全食,也許曾留意,月全食出現(xiàn)時,月亮表面會變得紅通通的。正因如此月全食又被稱為“血月”。

平勁松解釋說,發(fā)生月全食時,月球處于地球的影子里,按說在地球上用肉眼看不到月球。但是地球的大氣相當于一個球狀透鏡,一部分日光通過這個球狀透鏡發(fā)生了折射,照到了月球上。

而且,在太陽光穿過地球大氣的過程中,除了紅光之外,其他波長較短的光大多被大氣層散射向四面八方。波長比較長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,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日又會出現(xiàn)一次日偏食。

不到一個月內(nèi),三場天文好戲連連看,背后又有什么奧妙?

“這也是一種巧合,只是按照太陽、地球、月球的運動規(guī)律,碰巧在這段時間出現(xiàn)了這種現(xiàn)象。”平勁松說。

這個巧合細究起來,也是一件很有意思的事。這還得從太陽、地球、月球之間的關(guān)系說起。

“以地球為參照物,太陽繞地球運動的軌道被稱為黃道,周期為一年。月球繞地球運動的軌道被稱為白道,周期為一個月。這兩個平面并不重合,中間存在大概5°9′的夾角。”北京天文館館長朱進介紹。

出現(xiàn)日食的條件是,太陽、月球和地球在一條直線上,月球擋住了太陽的光線。出現(xiàn)月食的條件是,太陽、地球、月球在一條直線上,地球擋住了太陽的光線。所以日食發(fā)生在新月時,月食則發(fā)生在滿月時。

“但黃道和白道并不重合,所以雖然新月和滿月頻繁出現(xiàn),太陽、地球、月球的位置并不總能構(gòu)成一條直線,所以未必會出現(xiàn)日食或月食。”朱進說,只有太陽位于黃道和白道的交點附近,同時又出現(xiàn)新月或滿月時,才會出現(xiàn)日食或月食。

朱進介紹,這次出現(xiàn)兩次日食“夾”一次月全食的情況,巧就巧在,太陽最近運行到了黃道和白道的交點附近,月球也正往交點方向運行,而且出現(xiàn)新月,因此發(fā)生了日食。半個月后,月球運行到交點附近,趕上滿月,又出現(xiàn)了月全食。再過半個月,月球又變成了新月,太陽仍在交點附近,月球距離交點也不遠,所以還會出現(xiàn)一次日食。

日食和月食,到底哪個更常出現(xiàn)?平勁松介紹,根據(jù)地球和月球運行規(guī)律,大約每18.6年日月食的發(fā)生規(guī)律就會大致重復一次。在每個周期里,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,在地球上的陰影區(qū)范圍窄小,從同一個地區(qū)日食、月食的可見情況以及日食、月食在地球上可見區(qū)域面積考慮,月食的可見概率還是高于日食的。”平勁松說。

天文觀測的寶貴窗口

隨著人類科學的進步,月全食有了科學的解釋,不再被看作“天狗吃月亮”或不祥之兆。其實,作為一種比較獨特的天象,月全食是科學家進行天文觀測的寶貴窗口。

平勁松介紹,歷史上對月全食的觀測,讓人類認識到地球是圓的,也支持了日心說取代地心說。自從有了牛頓定律和開普勒定律來演算地球軌道、月球軌道之后,天文學家又開始利用月全食來觀測月球?qū)ζ渌阈堑恼谘诂F(xiàn)象。

這種觀測有幾個作用。

一個是由于恒星的位置相對已知,通過對月全食進行觀測,即使沒有探測器飛到月球上去,也能夠精確測量月球形狀和邊緣的形貌。反過來,在精確測量月球的形狀之后,依據(jù)地月運動規(guī)律,在發(fā)生恒星遮掩月球現(xiàn)象時,可以通過觀測來推測暗弱恒星的空間位置。

此外,在發(fā)生月全食時,還可以通過月球探測器來探測月全食導致的月球空間環(huán)境的變化。因為這種時候,太陽風會突然被地球遮擋,月球表面的電離效應會發(fā)生很大變化。

說到月球探測器,月全食也會對它們產(chǎn)生一些影響。

平勁松介紹,月球探測器一般以太陽能作為能量來源,一旦發(fā)生月全食,就相當于暫時“斷糧”,失去了能量來源。而且,沒有了光照,探測器會處于極端低溫環(huán)境,反過來又需要耗費大量電能。所以對它來說,確實是比較難熬的時光。

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