今年首場(chǎng)月食，明天凌晨上演。揭秘月食的季節(jié)性規(guī)律

2023.04.08 云南

日食只會(huì)發(fā)生在新月時(shí)，而月食只會(huì)發(fā)生在滿月時(shí)。此外，蝕的發(fā)生條件還包括，新月或者滿月必須是在一次日食季中。

圖解 :2017年8月21日，地球天空協(xié)會(huì)（EarthSky）的會(huì)員Beverley Sinclair，在南卡羅來(lái)納州查爾斯頓市的郊外拍到了這張精美的日全食的照片，并記錄到：“接近日全食時(shí)，天空滿滿的都是云層，但是奇跡般的是，隨著日全食的推進(jìn)，天卻慢慢放晴了。這張照片展現(xiàn)了鉆石環(huán)和倍里珠?！?/span>

要理解日食季，這里有一些詞需要提前了解:月球交點(diǎn)和黃道面。黃道面是地球繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道平面。一個(gè)月球交點(diǎn)是指，在月球在它自己每個(gè)月繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)中，月球的軌道與黃道面的交點(diǎn)。一個(gè)日食季是指，從地球的角度來(lái)觀測(cè)，當(dāng)太陽(yáng)距離某一個(gè)月球交點(diǎn)足夠近的時(shí)候就能夠發(fā)生蝕。如果太陽(yáng)靠近離某一個(gè)月球交點(diǎn)發(fā)生在滿月時(shí)，那我們就能觀測(cè)到月食；如果太陽(yáng)靠近離某一個(gè)月球交點(diǎn)發(fā)生在新月時(shí)，那我們就能觀測(cè)到日食。

換句話來(lái)說(shuō)，在月球在經(jīng)過(guò)某一個(gè)月球交點(diǎn)前后這一時(shí)間時(shí)，同時(shí)如果是新月或者是滿月的時(shí)間的話，那么蝕并不僅僅是可能，而是將不可避免的出現(xiàn)蝕。

圖解：月球交點(diǎn)是指月球的運(yùn)行軌道和黃道面（即地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道平面）相交的地方。當(dāng)某一個(gè)月球交點(diǎn)指向太陽(yáng)的方位時(shí)，它將成為一個(gè)前后約有35天的蝕季的時(shí)間中點(diǎn)。這一蝕季的季中點(diǎn)發(fā)生在2019年12月30日，另一個(gè)將發(fā)生在2020年6月20日。圖片來(lái)自Go Science Go。

每一個(gè)公歷年里會(huì)有4到7場(chǎng)蝕，2次日食季。在某些年份里，有可能會(huì)出現(xiàn)第三個(gè)日食季跨騎到上一年或者下一年。（比方說(shuō)2019年12月到2020年1月的日食季）

一次日食季大約會(huì)持續(xù)35天，每173.3天復(fù)而循環(huán)（差不多6個(gè)公歷月）

我們知道，一個(gè)農(nóng)歷月（兩次連續(xù)的新月或滿月之間的時(shí)間）是大約29.5天；在一次的日食季里會(huì)發(fā)生至少兩場(chǎng)蝕（一場(chǎng)日食和一場(chǎng)月食，無(wú)論先后順序）。在一次日食季里，最多三場(chǎng)蝕是可能的（不管是月食，日食，月食的順序，還是日食，月食，日食的順序），雖然這意味著第一場(chǎng)蝕將發(fā)生在很早一開(kāi)始進(jìn)入日食季的時(shí)候，才能讓第三場(chǎng)蝕在日食季結(jié)束之前可以發(fā)生。

如果一個(gè)公歷年中有七次蝕，那么會(huì)有幾種可能性。第一場(chǎng)蝕屬于一次始于上一年的日食季；并且/或者, 第七場(chǎng)蝕屬于一個(gè)到下一年才結(jié)束的日食季。在一個(gè)公歷年中出現(xiàn)七場(chǎng)蝕的可能性微乎其微。然而，這種情況上一次發(fā)生在1982年，并且下一次會(huì)在2038年重現(xiàn)。

這篇文章寫于2020年1月8日，我們剛好處于一次日食季中，這次的日食季的季中點(diǎn)在2019年12月30號(hào)。這次的日食季的第一場(chǎng)蝕，發(fā)生在2019年12月26日；新月精準(zhǔn)地運(yùn)行到了太陽(yáng)圓面前，向我們展示了一場(chǎng)日環(huán)食（火環(huán)食）。見(jiàn)下圖。

圖解：2019年12月26日的日環(huán)食的始末過(guò)程，攝于關(guān)島坦帕灣（Tumon Bay,Guam）。艾略特·何瑞曼報(bào)告說(shuō)：“在關(guān)島觀測(cè)日食的那天天氣很好，天空大體藍(lán)色晴朗，只在海岸邊有一些海洋薄霧。這些圖像是用Questar望遠(yuǎn)鏡以及帶有巴德（Baader）太陽(yáng)濾鏡片的尼康D850相機(jī)所捕捉到的?！?/span>

本次日食季的第二場(chǎng)蝕是將于2020年1月10號(hào)滿月發(fā)生的半影月食。任何月食，如果發(fā)生在一次日食季的過(guò)早或過(guò)晚的時(shí)間，那么滿月將會(huì)錯(cuò)過(guò)地球的本影區(qū)（內(nèi)部的深色陰影），而取代地穿過(guò)地球的半影區(qū)（外部的微弱陰影）。因?yàn)榧磳⒌絹?lái)的這一場(chǎng)月食發(fā)生在日食季相當(dāng)靠后的時(shí)間了，所以這將會(huì)是個(gè)半影月食。見(jiàn)下圖所示。

圖解：2020年1月10日時(shí)，滿月將會(huì)錯(cuò)過(guò)地球的深色本影區(qū)，而會(huì)從更加微弱的半影區(qū)中穿過(guò)，為我們呈現(xiàn)出不太好觀測(cè)到的半影月食。這場(chǎng)蝕如果從月球上觀測(cè)，將會(huì)更加驚人；因?yàn)樵谠虑蛏希銓?huì)看到日偏食。

日食只會(huì)發(fā)生在新月時(shí)，而月食只會(huì)發(fā)生在滿月時(shí)。此外，蝕的發(fā)生條件還包括，新月或者滿月必須在一次日食季中。不然的話，新月將會(huì)在太陽(yáng)過(guò)北或過(guò)南的地方經(jīng)過(guò)，從而讓日食無(wú)法發(fā)生；或者滿月將會(huì)在地球的影子過(guò)北或過(guò)南的地方經(jīng)過(guò)，導(dǎo)致月食無(wú)法發(fā)生。

圖解：蝕的發(fā)生全部都是關(guān)于各種直線排列。在一場(chǎng)日全食中，太陽(yáng)、月球和地球應(yīng)在一條線上，月球處于太陽(yáng)和地球之間。圖片來(lái)自美國(guó)宇航局。

圖解：在一場(chǎng)月食中，太陽(yáng)、地球和月球應(yīng)在一條直線上，地球位于太陽(yáng)和月球的中間。圖片來(lái)自美國(guó)宇航局。

為什么會(huì)有日食季？

天空中有許多周期循環(huán)。日食季正是眾多天體周期之一。

如果月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道平面和地球繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道平面是同一個(gè)平面的話，那么在每一次新月時(shí)就會(huì)有一場(chǎng)日食，而在每一次滿月時(shí)就會(huì)有一場(chǎng)月食。

然而，實(shí)際上，相對(duì)黃道面（地球的軌道平面）而言，月球的軌道平面傾斜了5度。因此大多時(shí)候，新月或者滿月都將在過(guò)于偏南或偏北的地方經(jīng)過(guò)，導(dǎo)致蝕不能發(fā)生。譬如，2020年將有12次新月和13次滿月，然而只有2場(chǎng)日食及4場(chǎng)月食（不幸的是，2020年所有的月食中都將是半影月食，蝕象微弱且難以觀測(cè)。）

圖解：2020年將有12次新月和13次滿月。A=日環(huán)食，T=日全食，n=半影月食。月相來(lái)源于Astropixels網(wǎng)站

當(dāng)月球繞地球沿著軌道運(yùn)行時(shí)，月球每個(gè)月將兩次穿過(guò)黃道面（地球的軌道平面），這個(gè)交點(diǎn)被稱為月球交點(diǎn)。如果月球是從南到北運(yùn)行，則為月球的升交點(diǎn)；反之從北到南，則為月球的降交點(diǎn)。月球最后的一次處于降交點(diǎn)是在2019年12月26日，并將在2020年1月9日達(dá)到它的升交點(diǎn)。

當(dāng)月球交點(diǎn)直接指向太陽(yáng)時(shí)，這一重大事件便意味著蝕季進(jìn)入季中點(diǎn)。當(dāng)一場(chǎng)蝕發(fā)生在蝕季的季中點(diǎn)時(shí)，月球、太陽(yáng)、地球三者的對(duì)齊直線最為精準(zhǔn)；而當(dāng)蝕發(fā)生在蝕季的開(kāi)頭或末尾時(shí)，則最不精準(zhǔn)。當(dāng)發(fā)生在蝕季的開(kāi)頭或末尾時(shí)，任何月食都為半影月食；而當(dāng)發(fā)生在在蝕季的開(kāi)頭或末尾時(shí)，任何日食都為不足的日偏食。

2019年，蝕季的季中點(diǎn)在1月17日，7月10日，和12月30日。而今年2020年，蝕季的季中點(diǎn)在6月20日，和12月11日。

蝕季的季中點(diǎn)：2019年12月30日

第一次蝕（日食）：2019年12月26日

第二次蝕（月食）：2020年1月10日

蝕季的季中點(diǎn)：2020年6月20日

第一次蝕（月食）：2020年6月5日

第二次蝕（日食）：2020年6月21日

第三次蝕（月食）：2020年7月5日

蝕季的季中點(diǎn)：2020年12月11日

第一次蝕（月食）：2020年11月30日

第二次蝕（日食）：2020年12月14日

圖解：月球的軌道平面與地球繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道平面(黃道面)有5度的夾角。但在這張圖中，黃道被繪成太陽(yáng)在黃道十二宮前的明顯年路徑。月球的軌道與黃道面相交于兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，被稱為月球交點(diǎn)(在這里記為N1和N2)。蝕季的季中點(diǎn)就是當(dāng)這條節(jié)點(diǎn)線直接指向太陽(yáng)的時(shí)候。在上圖中，節(jié)點(diǎn)線并不指向太陽(yáng)。

總之，從地球的角度來(lái)觀測(cè)，蝕季是指太陽(yáng)離月球節(jié)點(diǎn)足夠近且能發(fā)生蝕的一段時(shí)間。如果太陽(yáng)靠近離某一個(gè)月球交點(diǎn)發(fā)生在滿月時(shí)，那我們就能觀測(cè)到月食；如果太陽(yáng)靠近離某一個(gè)月球交點(diǎn)發(fā)生在新月時(shí)，那我們就能觀測(cè)到日食。在一次的蝕季里，最少會(huì)發(fā)生兩場(chǎng)蝕（一場(chǎng)日食和一場(chǎng)月食，無(wú)論先后順序）。而在一次日食季里，最多三場(chǎng)蝕是可能的（不管是月食/日食/月食的順序，還是日食/月食/日食的順序）。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學(xué)名詞

3.Bruce McClure-earthsky-糖糖゜slan，why，一一，Mist，