日月食表

晴空中的太陽正在被月亮圓圓的黑影侵蝕，日食發生了。早已得到消息的人們拿出黑膠片或熏黑的玻璃，觀察著，議論著。黑影逐漸變大，然後又逐漸退出，日食結束，一切復原。日偏食並不罕見。地球上平均每百年發生240次日食，在很大的範圍內都可以看到偏食現象。對於地球上的任一地點，平均3年左右就能見到一次。日全食才是真正的奇觀。月亮的黑影越來越大，太陽只剩下蛾眉似的彎鉤。天空迅速變暗，氣溫明顯下降。由於太陽對地面各處輻射加熱程度的變化，有時會颳起一陣陰風。飛鳥、家禽和家畜面臨突然到來的黃昏，不安地返回巢舍。「蛾眉日」越來越細，終於完全消失。在最後一剎那，「黑太陽」的邊緣出現一串光亮的顆粒，稱為「貝利珠」。這是因為月亮邊緣有高低不平的環形山，最後幾縷陽光留在山谷低處，在黑暗的背景上閃亮如珠。突然降臨的黑暗恍若深夜，星斗燦然出現。由於全食區範圍有限，遠處天邊還留著一帶霞光。月影周圍顯出平時看不到的日冕，它蒼白的輝光向外逐漸減弱，這是太陽的高層大氣。日全食只能持續幾分鐘（最多7分半），接著是另一邊的貝利珠，然後是蛾眉日。月影逐漸退出太陽，天空快速轉亮，人們彷彿從夢境中走出。日全食是很罕見的現象。對於地球上某一固定地點，平均大約300年才能見到一回。但是對於整個地球，每世紀平均發生60餘次。月球的影錐尖以每秒1公里的速度自西向東從地面上掠過（由於地球自轉，地面各處的相對速度不一），地球上只有窄窄的一條帶上的地方才能看到全食。因此，熱情的天文發燒友們不遠萬里來到預計發生全食的地點，以一睹這曠世美景為樂。有時，旅遊公司會包租豪華游輪，載著一船「追星族」到海上去跟蹤月影，來一次浪漫的日食游。日全食對於天文學研究有不可替代的重要意義，因此幾百年來，天文學家幾乎不放過任何一次日全食，有時甚至包乘飛機在天空追趕月影，以延長全食的時間，獲取更好的觀測資料。當月亮離地球稍遠的時候發生日食，較小的月面不能將日面全部擋住，這時就發生日環食。這時太陽像一個閃亮的金環掛在天空，神奇的情景令人驚嘆。有時，日食帶上的一部分發生全食，另一部分發生環食，這樣的日食稱為全環食。

日食原理

在地球繞太陽公轉和月亮繞地球公轉的過程中，當月亮運行到太陽和地球之間時，如果三者排成一條直線，在地球上的一部分地方就會看到月亮擋住太陽，發生日食。因此，日食只會在陰曆朔日（初一）發生（每逢初一，日、月、地大致排成一線）。月亮在太陽的照射下，在背光的一面產生影子，如圖1-1所示。圖中A稱為月亮的本影，B稱為半影，C稱為偽本影。顯然，觀察者位於A處看到日全食，B處看到日偏食，C處看到日環食。一個有趣的事實是，儘管太陽直徑是月亮的400倍，比月亮大得多，但它與地球的距離恰恰也是月地距離的400倍，比月亮遠得多。這樣，從地球上看來，太陽和月亮的圓面幾乎一樣大。由於地球和月球的公轉軌道都是橢圓，日地、月地距離不斷變化著，因此從地球上看來，日面、月面直徑都有微小的變化。日面直徑從31′28″ 到32′32″，月面直徑從29′22″到33′26″。在這種情況下，不難想像，日食發生時，地球處於圖1-1中本影錐尖（即A區和C區的交界點）附近（當然，隨著地、月的運動，B區還要掃過地球）。全食時，觀察者位於錐尖左邊一點，月面略大於日面；環食時，觀察者位於錐尖右邊一點，日面略大於月面。當地球特別接近本影錐尖時，它的一部分落入本影，見到全食；另一部分落入偽本影，見到環食。全食、環食和全環食統稱為中心食。

圖1-1 月影與日食

本影錐落到地面上最大直徑可達270公里，這是全食帶的寬度上限。當然，月影會傾斜地投在地面上，造成更寬的食帶，尤其是高緯度地區。

地球公轉軌道（黃道）和月亮公轉軌道（白道）並不在同一個平面上，而是有5o度的傾角，因此並不是每個朔日都發生日食。在地球上看來，太陽在黃道上由西向東運行，每年一周；月亮在白道上同方向運行，每月一周（恆星月27.32天）。月亮每月(朔望月29.53天)都會趕上太陽一次（合朔）。只有當太陽在黃白兩道的交點（升交點或降交點）前後18o以內被月亮趕上，日食才可能發生（在前後15o以內必定發生）。這個範圍稱為食限，如圖1-2所示。

圖1-2 日月在黃白交點附近的視運動

圖1-2是白道升交點的情形。圖的左側顯示月面和日面剛好相切，看不到日食，這是地心的情景。顯然，在地心以北，是可以看到日食的。合朔時太陽若在右側一點，地心就可以看到；再向右，更南的地方也可以看到。顯然，日食的情況與合朔時太陽在食限中的位置有關。最左邊發生地球北極附近看到的偏食，靠右是北極附近看到的中心食，合朔時的太陽位置越靠右，食帶越靠南。當合朔時太陽在交點附近時，中心食帶就在地球赤道附近。食限的右側則出現南極附近的中心食，南極附近的偏食（這時太陽在食限的最右側）。在白道降交點附近，情況剛好相反；從左到右，先後是南極偏食、南極中心食、赤道中心食、北極中心食和北極偏食。太陽從西向東經過這段食限大約需要36天，比朔望月長一些，所以這段時間內最少發生一次日食，最多發生兩次。這段時間稱為一個「食季」。半年之後，太陽到達另一個交點附近，又發生另一個食季。由於黃白道交點在黃道上緩慢移動，太陽兩次通過同一交點的時間間隔，即一個「交點年」，為346.62天，比回歸年（365.25天）稍短。一個回歸年最少有兩個食季，每個食季最少發生一次日食，因此每年最少有兩次日食。由於交點年比回歸年短19天，一年中最多可以有2.5個食季，發生5次日食。實際上平均每年發生日食2.4次。連著兩個月發生日食，必然是兩個日偏食，一個在地球北極，一個在地球南極。這一點，通過圖1-2不難理解。因此，在地球上任一地點，都不可能連續兩個月看到日食。表1-2給出一個一年五食的例子，它包含兩對「比月而食」。表中gamma表示月影錐軸到地心的最近距離，詳見後文。最右一列對於偏食表示食分，對於全（環）食表示延續時間（分：秒）。兩對比月而食顯示出上面指出的特徵。