日环食的形成,为什么会有日环食和日全食

日环食的形成,为什么会有日环食和日全食图1

月球的公转轨道还真就不是正圆的,它是一个椭圆。当然,造成日食景象不同的原因不止是月球公转轨道的形状,它是很多种因素共同制造的结果。咱细聊一下。

 

日食现象中,本影、半(伴)影与伪本影。

地球绕太阳公转,月球绕地球公转。简单来说,当月球运行到地球与太阳中间,日、月、地三者形成一条直线的时候,月球便会挡住射向地球的阳光,让自己圆形的影子落在地球上,日食现象便出现了。

当月球这样的不透明物体遮住光源时,如果光源是太阳那样巨大的发光体,所产生的影子就会有两个部分:中间完全暗的部分叫本影,四周半亮半暗的部分叫半影。本影小些,在中心位置;半影很大,在本影的四周;如果月球处于离地球最远的“远地点”,那地球表面的投影正中就会出现伪本影。

日环食的形成,为什么会有日环食和日全食图2

▲本影、半影、伪本影对应的日食种类。

月球直径仅为3476公里,比地球小很多,加上距离太远,所以它的阴影(本影)无法覆盖整个地球向阳面。如果你所在的位置是本影之外半影之内,你便可以看到日偏食(也可能是比较歪的日环食);如果你所在的位置正好是月球本影里面,你便可以看到壮观的日全食;如果你所在的位置正好在伪本影中,那即便是在月球投影的中心,你看到的仍然是日环食。

日环食的形成,为什么会有日环食和日全食图3

▲日环食过程。

当然,由于地球的自转,月球阴影是从东向西移动的,所以前面所说的“位置”都是东西向的带状区域。

 

影响日食的轨道因素。

文首说过,月球的公转轨道不是正圆。我们一般说月球距离地球38万4千公里,那只是个平均值。实际上,月球的轨道是椭圆形的,它运行到近地点时,与地球的距离只有36.33万公里;运行到远地点时,离地球有40.54万公里呢。粗略一算,每个月中地球与月球的距离变化有40000多公里,按透视原理,近大远小,所以在地球上看月亮,它每天的大小都是在变化的,只是天空中缺少参照物,使这变化难以察觉而已。

日环食的形成,为什么会有日环食和日全食图4

▲月球公转轨道示意图。

即然一个月中不同时间的月球看上去不一样大,那么一年中的太阳看起来是一样大的吗?也不是!因为地球绕太阳公转的轨道它也是椭圆滴。我们常说的日地距离149597870700米(也就是1个“天文单位”)同样只是一个平均值。

当地球运行到远日点,日地距离是1.52亿公里;当地球运行到近日点,日地距离便只有1.47亿公里了,两者相差500万公里呢,光都得走17秒才能走完。所以,地球上看太阳,在一年中,它的大小也是不断变化着的。谁也不想被晃瞎眼,没人每天盯着太阳看,所以没人会察觉太阳的大小在发生变化。

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▲地月系公转轨道示意图。

于是,当日食发生而你又恰好处在月球投影中心时,如果地球正在远日区间而月球正在近地区间(日小而月大),你便会看到日全食;如果地球正在近日区间而月球正在远地区间(日大而月小),伪本影就会出现,你看到的便是日环食了。

 

总结一下。

如果你正好在月球投影的中心,你看到的是日全食还是日环食就主要取决于月球与地球的距离了。近则全食,远则环食。

另外再多说一些,月球每28天绕地球转一圈,也就是说它每个月都会至少一次运行到太阳和地球中间。那么按说每个月的农历初一都得发生一次日食才对呀,为什么日食如此罕见呢?

这是因为,黄道面(假想的地球绕日轨道平面)和白道面(假想的月球绕地轨道平面)并不在同一个平面上,它俩是交叉的,角度是5度9分。所以想让日、地、月三者连成一条完美的直线,是得碰机会的。

日环食的形成,为什么会有日环食和日全食图6

▲黄道与白道。

当我们在地球上欣赏壮观的日全食时,如果月球正面有几位宇航员,他们会看到一个什么样子的地球呢?应该是四周明亮,中心是漆黑的月球阴影,我们可以称之为:“地环食”😂😂😂

日环食的形成,为什么会有日环食和日全食图7

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有关日食、月食,是初中物理必须提到的例子,原理是光的直线传播。其中,当月亮运行到太阳和地球之间时,月亮就遮挡了太阳光,在地球上形成影子,在地球上处在月亮的影子里看到的太阳的情形就是日食,再本影区看到日全食,在半影区看到日偏食,在伪本影区看到日环食。

日环食的形成,为什么会有日环食和日全食图8

可做一个实验,在远处适当位置放一个篮球,手里拿着一个乒乓球,移动乒乓球刚好遮住篮球。然后,前后移动乒乓球或眼睛靠近远离乒乓球,观察到的篮球的形状就是日全食或日环食。太阳、地球和月亮,虽然不会象乒乓球和眼睛这样移动,却可以产生同样的效果。

日环食的形成,为什么会有日环食和日全食图9

地球绕太阳公转,月亮绕地球公转,并且公转轨道都是椭圆,地球的近日点距太阳1.471亿km,远日点距太阳1.521亿km,月亮的近地点距地球36.33万km,远地点距地球40.55万km。三者之间的位置和距离都在不停地变化,发生日食时三者的距离关系也不是固定不变的,致使有时月亮的本影区能到达地球,有时伪本影区到达地球,于是有日全食和日环食之分。

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