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月食是一種特殊的天文現象,指當月球運行至地球的陰影部分時,原本可被太陽光照亮的部分,有部分或全部不能被直射陽光照亮,使得位於地球的觀測者無法看到普通的月相的天文現象。發生月食時,太陽、地球、月球恰好 (或幾乎) 在同一條直線上。月食可以分為月偏食、月全食和半影月食三種。

1 月食 -概述

月食(lunar eclipse )又被稱為月蝕,指月球被地影遮掩而發生的食。地球在背著太陽的方向會出現一條陰影,稱為地影。地影分為本影和半影兩部分。本影是指沒有受到太陽光直射的地方,而半影則只受到部分太陽直射的光線。

月食月食原理示意圖

當月球運行進入地球的陰影(本影部分)時,原本可被太陽光照亮的部分,部分或全部不能被直射陽光照亮,使得位於地球的觀測者無法看到普通月相的天文現象就是月食。月食發生時,太陽、地球、月球恰好或幾乎在同一條直線上,因此月食必定發生在滿月的晚上(農曆十五、十六、或十七),如《說文》所說「日蝕則朔,月蝕則望」

每年發生月食數一般為2次,最多發生3次,有時一次也不發生。因為在一般情況下,月亮不是從地球本影的上方通過,就是在下方離去,很少穿過或部分通過地球本影,所以一般情況下就不會發生月食。據觀測資料統計,每一個世紀中半影月食,月偏食、月全食所發生的百分比約為36.60%、34.46%和28.94%。 

在21世紀共有230次月食,其中87次半影食,58次偏食和85次全食

2 月食 -歷史

2003年5月15日美國舊金山拍攝的月全食2003年5月15日美國舊金山拍攝的月全食

古時候,人們不懂得月食發生的科學道理,像害怕日食一樣,對月食也心懷恐懼。古代中國與非洲民間認為月食是「天狗吞月」,必須敲鑼打鼓才能趕走天狗。

公元前2283年美索不達米亞的月食記錄是世界最早的月食記錄,其次是中國公元前1136年的月食記錄。月食現象一直推動著人類認識的發展。早在漢朝時,中國天文學家張衡就弄清了月食的部分原理。他認為是地球走到月亮的前面把太陽的光擋住了,「當日之沖,光常不合者,蔽於地也,是謂暗虛,在星則星微,遇月則月食。」

公元前4世紀,亞里士多德從月食時看到的地球影子是圓的,而推斷地球是球形的。公元前3世紀的古希臘天文學家阿利斯塔克(Aristarchus)和公元前2世紀的伊巴谷(Hipparchus)都提出通過月食測定太陽一地球一月球系統的相對大小。伊巴谷還提出在相距遙遠的兩個地方同時觀測月食,來測量地理經度。2世紀,托勒密利用古代月食記錄來研究月球運動,這種方法一直延用到今天。在火箭和人造地球衛星出現之前,科學家一直通過觀測月食來探索地球的大氣結構

3 月食 -分類

月食月全食與月偏食

月食可分為月偏食、月全食及半影月食三種。

月全食

地球的直徑大約是月球的4倍,在月球軌道處,地球的本影的直徑仍相當於月球的2.5倍。所以當地球和月亮的中心大致在同一條直線上,月亮就會完全進入地球的本影,而產生月全食。

月偏食

而如果月球始終只有部分為地球本影遮住時,即只有部分月亮進入地球的本影,就發生月偏食。

半影月食

太陽的直徑比地球的直徑大得多,地球的影子可以分為本影和半影。如果月球進入半影區域,太陽的光也可以被部分遮掩,即出現半影月食的天象。由於在半影區陽光仍十分強烈,月面的光度只是極輕微減弱,多數情況下半影月食不容易用肉眼分辨。所以有的人不稱其為月食,認為月食只有月全食和月偏食兩種。然而事實上半影月食是經常發生的

4 月食 -過程

月食月食過程示意圖

半影食始

月球剛剛和半影接觸時稱為半影食始,這時肉眼覺察不到。


正式的月食的過程分為初虧、食既、食甚、生光、復圓五個階段。

初虧

標誌月食開始。月球由東緣慢慢進入地影,月球與地球本影第一次外切。

月食月全食全過程

食既
月球的西邊緣與地球本影的西邊緣內切,月球剛好全部進入地球本影內。

食甚
月球的中心與地球本影的中心最近。

生光

月球東邊緣與地球本影東邊緣相內切,這時全食階段結束。

復圓

月球的西邊緣與地球本影東邊緣相外切,這時月食全過程結束。

月球被食的程度叫「食分」,它等於食甚時月輪邊緣深入地球本影最遠距離與月球視經之比。

半影食終

月球離開半影,整個月食過程正式完結

5 月食 -月食大小

月食月食
月食程度的大小用食分來表示。食分等於食甚時,月球視直徑在食甚時進入本影的部分與月球視直徑之比。食甚時如月球恰和本影內切,食分等於1。食甚時如月球更深入本影,食分用大於1的數字錶示。月全食的食分大於或等於1。偏食的食分都小於1。半影月食的食分用月球直徑進入半影的部分與月球視直徑之比來表示。半影月食的食分大於0.7時,肉眼才可以覺察到

6 月食 -「紅月亮」的科學道理

月食紅月亮是大氣散射光線的結果

在月全食的某個階段,月亮會變成紅色,很多人浪漫地認為這是月亮 「羞紅了臉」,也有人認為這是不吉祥的預兆。實際上,這只是一種光的散射現象,是地球大氣層中的正常現象。

太陽光是紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫7種單色光按一定比例的複合。在月全食發生時,太陽發出的光到達月球前要先進入地球最外側的透明而且緻密的大氣層。在大氣層中,受到灰塵、雲等的散射和吸收后,其他顏色光都向四面八方散射,而紅色光線波長較長,不容易受到散射、吸收的影響,它可以順利通過大氣層,折射到地影中的月亮上,所以在月全食時看到的月亮就是紅色的了。如果地球沒有大氣層,月球在月全食時就會變得完全黑暗。同樣,在空氣污染很嚴重的地方,由於大氣對光的散射作用,即使是沒有發生月食時,月亮看上去也會偏紅。

但是在月偏食時,月球沒有完全進入地球的陰影區,於是一部分月面會被太陽光照亮。雖然此時月球的黑暗部分仍是紅色的,但是太陽光非常明亮,以至於在它的映襯下無法看到紅月亮

7 月食 -2009年-2020年中國可見日月食時間表

2010年

1月1日月偏食(初虧2:52,食甚3:23,復圓3:54) 
6月26日日月偏食(初虧18:17,食甚19:38,復圓21:00) 

2011年 
6月16日月全食(初虧2:22,食甚4:12,復圓6:02) 
12月10日-11日日月全食(初虧20:46,食甚22:32,復圓11日0:19 

2012年 

6月4日月偏食(初虧18:01,食甚19:03,復圓20:07) 

11月28日半影月食。

2013年

4月26日月偏食(初虧3:52,食甚4:08,復圓4:25) 

2014年

10月8日月全食(初虧17:14,食甚18:54,復圓20:34) 

2015年 
4月4日月全食。(初虧18:16,食甚20:01,復圓21:46) 

2016年
2017年
   

8月8日月偏食(初虧1:23,食甚2:21,復圓3:19) 

2018年   

1月31日月全食(初虧19:48,食甚21:30,復圓23:11) 
7月28日月全食(初虧2:25,食甚4:22,復圓6:20)
   
2019年
7月17日月偏食(初虧4:02,食甚5:31,復圓7:01) 

2020年

註:標註時間均為北京時。

8 月食 -中國民間傳說

古時候,有一位名叫「目連」的公子。生性好佛,為人善良。十分孝順母親,但是,目連之母,身為娘娘,生性暴戾,為人好惡。 

有一次,目連之母突然心血來潮,想出了一個惡主意:和尚念佛吃素,我要作弄他們一下,開葷吃狗肉。她吩咐做了三百六十隻狗肉饅頭,說是素饅頭,要到寺院去施齋。目連知道了這事,勸說母親不聽,忙叫人去通知了寺院方丈。方丈就準備了三百六十隻素饅頭。藏在每個和尚的袈裟袖子里。目連之母來施齋,發給每個和尚一個狗肉饅頭。和尚在飯前念佛時,用袖子里的素饅頭將狗肉饅頭調換了一下,然後吃了下去。目連之母見和尚們個個吃了她的饅頭,「嘿嘿」拍手大笑說:「今日和尚開葷啦!和尚吃狗肉饅頭啦!」方丈雙手合十,連聲念道:「阿彌陀佛,罪過,罪過!」事後,將三百六十隻狗肉饅頭,在寺院後面用土埋了。 

這事被天上玉帝知道后,十分震怒。將目連之母打下十八層地獄,變成一隻惡狗,永世不得超生。目連是個孝子,得知母親打入地獄。他日夜修鍊,終於成了地藏菩薩。為救母親,他用錫杖打開地獄門。目連之母和全部惡鬼都逃出地獄,投生凡間作亂。玉帝大怒,令目連下凡投身為黃巢。後來「黃巢殺人八百萬」,傳說就是來收這批從地獄逃出來的惡鬼。 

目連之母變成的惡狗,逃出地獄后,因十分痛恨玉帝,就竄到天庭去找玉帝算帳。她在天上找不到玉帝,就去追趕太陽和月亮,想將它們吞吃了,讓天上人間變成一片黑暗世界。這隻惡狗沒日沒夜地追,她追到月亮,就將月亮一口吞下去;追到太陽,也將太陽一口吞下去。不過目連之母變成的惡狗,最怕鑼鼓、燃放爆竹,嚇得惡狗吞下的太陽、月亮,又只好吐了出來。太陽、月亮獲救后,又日月齊輝,重新運行。惡狗不甘心又追趕上去,這樣一次又一次就形成了天上的日蝕和月蝕。民間就叫「天狗吃太陽」,「天狗吃月亮」。直到現在,每逢日蝕、月蝕時,不少城鄉百姓還流傳著敲鑼擊鼓、燃放爆竹來趕跑天狗的習俗。  

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