解密日全食：日食发生的原因

 《解密日全食》 北京科学技术出版社

    从前面几节的描述中我们可以看到，太阳的视运动轨道——黄道和月亮的运行轨道——白道都是椭圆形的轨道，它们并不重合，而是有一个5°09′的夹角，两个轨道相交于两点，当然这个“相交”不是真正的相交，而是从地球上看上去两个轨道的投影相交。当太阳和月亮同时运行到交点附近时，太阳、地球、月亮基本处于一条直线上，这个时候，如果月亮在太阳和地球中间，太阳就会被月亮遮住，月亮的影子投射到地球上，在地球上的月影区域内，日食现象就发生了。就是说，日食的发生是和太阳、月亮、地球三者的相对位置有关的。

       1.日食的种类

    依据太阳、月亮、地球三者位置的不同，日食可分为三大种类：第一种是日全食，它指的是月球完全遮挡住了太阳，在地球上的某些地方完全看不到太阳的现象；第二种是日偏食，是月亮部分遮挡了太阳，地球上的观测者看到太阳像一侧缺失的圆盘；第三种是日环食，是月球完全嵌入太阳之中，太阳露出周围一圈环形区域，看起来像戒指一样。在一次日全食或日环食的过程中，一定伴有偏食阶段；如果一次日食在地球上任何地方都没有全食或环食发生，我们才称这次日食为日偏食。

    我们都有这样的经验：把一件物品放置在灯光前，在其后的观测面上就会投下物体的影子，在影子里面是看不到灯的。日食的发生也是同样的道理。地球和月亮在运行的过程中，会在背向太阳的方向上拖着自己长长的影子，分别称为地影和月影。当太阳、地球、月亮几乎处于同一直线上，且月球在中间时，月亮的影子就会投射在地球上的某些区域。由于月球、地球运行的轨道都不是正圆，太阳、月亮与地球之间的距离时近时远，所以太阳光被月球遮蔽形成的影子，在地球上可分成本影、伪本影、半影。本影指的是月球影子的中心部分和主要部分，呈圆椎形，其表面同月球表面相切，其顶端背向太阳，其轴线就是两天体中心的连线。在几何上，太阳任何部分的光线都无法进入本影。由于地球大气的反射作用和折射作用，本影并不是到处都黑暗的。伪本影指的是月球距地球较远时形成的，光线相交后的反向延长投影。半影指的是本影周围有部分光通过的区域。观测者处于本影范围内可看到日全食，在伪本影范围内可看到日环食，而在半影范围内只能看到日偏食。

       2.日食带

    当一次日食发生时，是否全世界每个地方都能看到呢？答案当然是否定的。当月球产生的本影锥的长度超过月球与地球的距离时，本影锥便会扫过地面，形成一个带状区域，我们称为全食带，在全食带中的人就会看到日全食。当月球距离地球较远时，月球的本影锥不能到达地球上，而它的延长线——伪本影锥会扫到地面，形成环食带，在环食带内，人们看到的是日环食。月球半影扫过的区域非常宽广，已经不能称为带了，在这广大的区域中，人们看到的是日偏食。全食带和环食带统称为日食带，其宽度一般从几十千米到数百千米不等，长度一般都比较长，最长时可达上万千米。日食带的两旁就是广阔的半影区域了。

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