日全食的原因
當月球執行至一個特別的位置,即太陽、月亮及地球連成一線時,月亮將遮掩太陽的光芒,在地球上投下陰影,在陰影的不同區域,可觀測到不同的日食現象。下面就由小編告訴大家吧!
由於地球軌道與月球軌道有一個5度的夾角,在特定的時間月球會執行至一個特別的位置,令太陽、月球及地球連成一線,這時月球剛好遮掩了太陽的光球,這樣便形成一次日食。
一次日全食的過程可以包括以下五個時期:初虧、食既、食甚、生光、復圓。
1、初虧
由於月亮自西向東繞地球運轉,所以日食總是在太陽圓面的西邊緣開始的。當月亮的東邊緣剛接觸到太陽圓面的瞬間***即月面的東邊緣與月面的西邊緣相外切的時刻***,稱為初虧。初虧也就是日食過程開始的時刻。
2、食既
從初虧開始,就是偏食階段了。月亮繼續往東執行,太陽圓面被月亮遮掩的部分逐漸增大,陽光的強度與熱度顯著下降。當月面的東邊緣與日面的東邊緣相內切時,稱為食既。此時整個太陽圓面被遮住,因此,食既也就是日全食開始的時刻。
在太陽將要被月亮完全擋住時,在日面的東邊緣會突然出現一弧像鑽石似的光芒,好像鑽石戒指上引人注目的閃耀光芒,這就是鑽石環,同時在瞬間形成為一串發光的亮點,像一串光輝奪目的珍珠高高地懸掛在漆黑的天空中,這種現象叫做珍珠食,英國天文學家倍利最早描述了這種現象,因此又稱為倍利珠。這是由於月球表面有許多崎嶇不平的山峰,當陽光照射到月球邊緣時,就形成了倍利珠現象。倍利珠出現的時間很短,通常只有一二秒鐘,緊接著太陽光就全部被遮蓋住而發生日全食了。
日全食時,大地變得昏暗,獸驚歸巢穴。這時天空中就會出現一番奇妙的景色:明亮的星星出來了,在原來太陽所在的位置上,只見暗黑的月輪,在它的周圍呈現出一圈美麗的、淡紅色的光輝,這就是太陽的色球層;在色球層的外面還瀰漫著一片銀白色或淡藍色的光芒,這就是太陽外層的大氣—日冕;在淡紅色色球的某些地區,還可以看到一些向上噴發的像火焰似的雲霧,這就是日珥。日珥是色球層上部氣體猛烈運動所形成的氣體“噴泉”。色球層、日餌、日冕都是太陽外層大氣的組成部分,平時在一定的條件下也可以觀測到,但在日全食時,這些現象可以看得特別清楚。
3、食甚
食既以後,月輪繼續東移,當月輪中心和日面中心相距最近時,就達到食甚。對日偏食來說,食甚是太陽被月亮遮去最多的時刻。
4、生光
月亮繼續往東移動,當月面的西邊緣和日面的西邊緣相內切的瞬間,稱為生光,它是日全食結束的時刻。在生光將發生之前,鑽石環、倍利珠的現象又會出現在太陽的西邊緣,但也是很快就會消失。接著在太陽西邊緣又射出一線刺眼的光芒,原來在日全食時可以看到的色球層、日珥、日冕等現象迅即隱沒在陽光之中,星星也消失了,陽光重新普照大地。
5、復圓
生光之後,月面繼續移離日面,太陽被遮蔽的部分逐漸減少,當月面的西邊緣與日面的東邊緣相切的剎那,稱為復圓。這時太陽又呈現出圓盤形狀,整個日全食過程就宣告結束了。
日偏食的過程和日全食過程大致相同,由於它只發生偏食,因此就只有初虧、食甚和復圓,而沒有食既和生光這兩個階段。日環食則同樣有初虧、食既、食甚、生光和復圓等階段。
天文臺對日全食或日環食進行預報時,往往要把這五個階段的時間報告出來。人們根據這些報告就可以瞭解整個日食的過程,並進行觀測。至於日偏食,天文臺在預報時,當然就只給出初虧、食甚和復圓這三個時刻。
我們在日食的預報中,常常還可以看到“食分”這樣一個詞,它是用來表示日食的程度。對於日食而言,食分並不表示太陽圓面被遮俺的面積,而是表示日面直徑的被遮部分與太陽直徑的比值。以太陽的直徑作為1,如果食分為0.5,這就表示太陽的直徑被遮去了一半;如果食分為1,那就是太陽的整個圓面被遮住,那就是日全食。很顯然,食分越大,日面被遮掩的程度就越大。日偏食的食分是小於1.0的,日全食的食分是1.0。
6、食帶
月影掃過的地方。日食的時間長短,同月球影錐在地面上移 動的速度以及地球的自轉方向有關。以日全食來說,由於月球的視直徑僅略大於太陽,同時月影在地面移 動速度很快,因此日全食的時間是很短暫的。在全食帶的某個地點所看到的日全食時間通常只有兩三分鐘,最多不超過7分鐘。如果全食帶經過赤道附近地區,日全食時間就可延續到7分40秒,這時是觀測日全食的最好機會。
在發生日環食時,月亮總是位於遠地點附近,這時月亮執行的速度較慢,因此日環食的時間比較長,如果日環食發生在赤道附近,那麼在赤道附近觀測日環食的時間可長達12分42秒。
就全球範圍來說,如果把月亮半影開始遮掩日面的時間計算在內,日食時間的長度由初虧至復圓的整個過程可長達三個半小時。
日偏食的時候,由於月影範圍大於其本影,食相經過的時間長短要視食分的大小而定,食分愈大,時間也就愈長。
由於月亮的影錐又細又長,所以當它落到地球表面時,所佔的面積很小,至多不會超過地球總面積的萬分之一,它的直徑最大也只有二百六十多千米。當月球繞地球轉動時,影錐就在地面上自西向東掃過一段比較長的地帶,在月影掃過的地帶,就都可以看見日食。所以這條帶就叫做“日食帶”。帶內發生日全食的,就叫全食帶;帶內發生日環食的,就叫環食帶。可以看到偏食的範圍很廣闊,已經不像一條帶子,而是很大的一片地區。
全食帶是一條寬度不過二三百千米,長約數千到10000千米的狹窄路徑***有時全食帶的寬度甚至只有幾千米***,只有在全食帶掃過的地區才能看見日全食或日環食的發生。全食帶的兩旁是較廣闊的半影掃過的地區,在這些地區內可見偏食。離全食帶愈近的偏食區,所見偏食程度愈大;離帶愈遠,可見偏食程度愈小;半影區以外的地方是看不見日食的。
由於月球是由西向東執行,所以它的影子也是沿同一方向執行,因此各地看到日食的時間是不同的。當地面上的西部地區已經處在黑影區域內,這一地區的人已經看到日食時,東部地區的人卻不能同時看到日食,得在月影向東移來後才能看到日食。所以,西部地區的人總是比東部地區的人先看到日食。
日食每年都有發生,但由於全食帶是一條狹窄的影帶,據估計,平均每200~300年,某一地區或城市才有機會被全食帶掃過,所以,對住在一個城市的人來說,一生可能未看到過一次日全食。