解密日全食：日食发生的时间

 《解密日全食》 北京科学技术出版社

    日食只能发生在月相朔的时候（农历初一），如果黄道和白道在一个平面上，那么每逢农历的初一（朔日）都会发生日食。但是实际情况是，两个轨道面呈5°09′的夹角，朔月时日、月通常只在同一方位而不一定在一条直线上，因而发生日食的机会就要小很多了。根据计算，在太阳和月亮同时进入交点附近18 o范围内时，可能发生日食；15°以内，一定发生日食；要发生日全食，则必须在更小的范围之内。太阳每天在黄道上从西向东移动1°，从交点以西18°移动到交点以东18°，要走36天，就是说日食的“季节”是36天，比农历的一个月长一些。在这36天中至少有一次初一，也可能有两次，因此至少要发生一次日食，也可能是两次。黄白交点有两个，因而一年就会包含两个日食“季节”，也就至少会发生两次日食，最多可能发生5次。正如上面所述，由于全食带非常窄，重复出现在地球上同一地区的可能性很小，所以在同一地点两次看到日全食的间隔一般在300年以上。

    前面我们提到过，月球是自西向东绕地球公转的，其速度要比太阳相对背景恒星移动的速度快得多，这就导致了两个结果：一是每次日食，月亮开始是从日面西侧挡住太阳，最后从东侧移出日面。二是对于地球上不同区域的观测者来说，总是相对靠西的朋友先看到日食，然后随着时间的推移，见食区域逐渐东移。

    日食发生过程中，见食区域内不同位置可以见到月球挡住太阳的程度不同，同一地点不同时间看到月球进入日面的多少也不同，这就引出了一个与日食相关的重要概念——食分。

    关于食分的定义，上面的文字中已经为大家给出，更准确地说，食分就是日食发生时月球进入太阳的角距离与太阳角直径的比值（r/R）。由此我们可以联想到，日全食的食分等于1，而偏食和环食的食分小于1。在日食的预报中，我们可以看到某观测地最大食分的数据，这就是该地点日食食甚时刻的食分。对于日全食和日环食来说，见食区域内除全食带外的地区都只能看到偏食，其中距离全食带越近的地方，最大食分越大，而越远最大食分越小。

    对于地球表面特定的某一地点来说，日全食确实是百年一遇的奇景。下面就让我们来看看原因何在。典型的日全食全食带长达9700千米，宽约160千米，一次日全食发生过程中，可见全食的区域大约是60万平方千米。我们把它和地球表面积比较一下：地球的表面积约为5.1亿平方千米。因此如果你固定呆在地球上的某个地方，那里发生日全食的几率将是60/51000，差不多是1/300。日食大约每年在地球上都至少会发生两次，其中一年半左右会有一次日全食。

    也就是说，同一地点每隔450年才会发生一次日全食。但这仅仅是一个平均的概率，要知道，日全食已经600多年没有光临北京地区了，现在大家应该明白为什么很多人为观测日全食而远征千里了吧。

    通过上面的描述，一个日全食发生的先决条件就浮现在我们面前。距离我们1.5亿千米之遥的太阳，直径约为139万千米，而月球的直径虽仅为3476千米，差不多是太阳的1/400左右，但月亮与地球的距离也仅为38万千米，两者的距离之比也正好是1/400左右，这就使得在我们看来，月亮和太阳的视直径都在30′左右。正是这样的巧合，我们才能有幸看到月球完全挡住太阳光，使其外层大气完全展现出来的日全食盛景。而带给我们视觉盛宴的神奇的日、地、月大小和距离关系，究竟是有科学依据，还是纯属巧合，至今还是未解之谜。

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