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周六凌晨,一起來看加長版月全食

2018-07-27 16:59:12 丨 文章來源:新華網

      7月底又有天文大戲上演——月全食。

  這次月全食將出現在北京時間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,可能是本世紀持續時間最長的月全食。

  可觀賞紅月亮近兩小時

  據測算,此次月全食于28日2時24分發生初虧,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,月球又繞著地球公轉。發生月食的條件是,地球處于月球和太陽中間,擋住了太陽光。月全食持續的時間長短和太陽、地球、月球三者的位置關系密切相關。

  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。

  “根據開普勒第三定律,行星沿橢圓軌道繞主星體運轉,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。同樣根據開普勒第三定律,這也是一年當中地球繞太陽公轉速度比較慢的時候。

  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。未來幾十年內可能還會發生很多次月全食。但月全食出現時,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日發生了一次日偏食,28日凌晨發生月全食,等到8月11日又會出現一次日偏食。

  不到一個月內,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、月球的運動規律,碰巧在這段時間出現了這種現象。”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。所以日食發生在新月時,月食則發生在滿月時。

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

  朱進介紹,這次出現兩次日食“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,而且出現新月,因此發生了日食。半個月后,月球運行到交點附近,趕上滿月,又出現了月全食。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,所以還會出現一次日食。

  日食和月食,到底哪個更常出現?平勁松介紹,根據地球和月球運行規律,大約每18.6年日月食的發生規律就會大致重復一次。在每個周期里,日食發生的概率高于月食約40%——日食每年約發生2.1次,月食每年約發生1.5次。

  “但由于日食發生時,在地球上的陰影區范圍窄小,從同一個地區日食、月食的可見情況以及日食、月食在地球上可見區域面積考慮,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對其他恒星的遮掩現象。

  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,依據地月運動規律,在發生恒星遮掩月球現象時,可以通過觀測來推測暗弱恒星的空間位置。

  此外,在發生月全食時,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生很大變化。

  說到月球探測器,月全食也會對它們產生一些影響。

  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。

  所以月球探測器在設計過程中一般也會考慮到月全食的影響。假如真的碰上了月全食,一個幫助月球探測器“熬”過來的有效辦法就是關閉其他高耗能工作任務,使剩余的能量能夠維持其基本運轉,且不被凍壞。(記者 劉園園)


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