Question

日全食是怎样形成的?

构成和分析原理

Answer 1

　　发生日全食是因为太阳靠近月球轨道与地球轨道的一个交点，而同时月球在距此点的最远的点上。即为光的直线传播。
　　之所以会发生日全食，是因为存在一种神奇的对称性。太阳的直径是月亮的400倍，而它距地球的距离正好也是月亮的400倍。结果，当月亮完全处于地球和太阳之间时，对那些完全处于月亮阴影中的人来说，太阳的表面便被完全遮挡了。太阳变成了黑色，只留下一个金色的光环，天空变成了靛青色。鸟儿此时会失去方向，或者会飞回巢中，蝙蝠和其它夜行动物则可能睡眼惺忪地出来活动。

Answer 2

地球和月球是不发光的，只有太阳才发光。当月球运行到地球与太阳之间它们三者在一条直线上时，月球的阴影就投到了地球上。阴影的中心部分较浓，叫做本影；周边比较淡。叫做半影。如果你站在本影里，看到的就是日全食。因为月球将太阳全遮住了；如果你站在半影里，看到的就是日偏食，因为月球只遮住了太阳的一部分；如果月球的本影没投射到地球上，那么在本影延长线上所包围的区域里的人们还能看到太阳的边缘，也就是说，月球只遮住了太阳的中心部分，这种现象叫做日环食

Answer 3

日食、月食是光在天体中沿直线传播的典型例证。月亮运行到太阳和地球中间并不是每次都发生日食，发生日食需要满足两个条件。其一，日食总是发生在朔日（农历初一）。也不是所有朔日必定发生日食，因为月球运行的轨道（白道）和太阳运行的轨道（黄道）并不在一个平面上。白道平面和黄道平面有5°9′的夹角。如果在朔日，太阳和月球都移到白道和黄道的交点附近，太阳离交点处有一定的角度（日食限），就能发生日食，这是要满足的第二个条件。
由于月球、地球运行的轨道都不是正圆，日、月同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（月球距地球较远时形成的）和半影。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。
月球表面有许多高山，月球边缘是不整齐的。在食既或者生光到来的瞬间月球边缘的山谷未能完全遮住太阳时，未遮住部分形成一个发光区，像一颗晶莹的“钻石”；周围淡红色的光圈构成钻戒的“指环”，整体看来，很像一枚镶嵌着璀璨宝石的钻戒。有时形成许多特别明亮的光线或光点，好像在太阳周围镶嵌一串珍珠，称作倍利珠（倍利是法国天文学家）。
无论是日偏食、日全食或日环食，时间都是很短的。在地球上能够看到日食的地区也很有限，这是因为月球比较小，它的本影也比较小而短，因而本影在地球上扫过的范围不广，时间不长，由于月球本影的平均长度(373293公里)小于月球与地球之间的平均距离 (384400公里)，就整个地球而言，日环食发生的次数多于日全

Answer 4

月球本身体积比太阳小很多，当运行到一条直线，且月球距离地球较近时，月球的暗影，也就是落在地球表面的阴影，宽度正好可以遮住整个太阳。在地球上看到太阳被完全遮盖住了，这就是日全食。

地球一天自转一圈，月亮一个月绕地球一圈，地球一年绕太阳一圈，故而我们每天在地球上看太阳、月亮的位置是在复杂的变化，但以地球为中心、抛开地球自转来看，问题要简单的多：以地球为中心看太阳好像是太阳一年围绕地球转一圈，它的运行轨迹称为“黄道”。

月亮毫无疑问是在围绕地球转圈，它的运行轨迹称为“白道”。只要从地球看过去，太阳在黄道的位置和月亮在白道的位置正好重叠或者相对。

Answer 5

发生时间最长的日全食
2009年7月22日，在西安、康定、雅安、乐山、成都、自贡、泸州、内江、遂宁、南充、重庆、达州、黔江、宜昌、荆门、荆州、江陵、沙市、孝感、咸宁、武汉、黄冈、鄂州、黄石、六安、合肥、安庆、池州、巢湖、芜湖、铜陵、黄山、宣州、马鞍山、湖州、常州、无锡、苏州、杭州、嘉兴、绍兴、上海、宁波、舟山 、信阳等城市能看得到五百年一遇的最完美的日全食，部分属于中国的地区都可看到日偏食，如东北三省等地。
2009年长江流域日全食观测位置图偏食地区

广州 8:13-10:43
北京 8:25-10:44
香港 8:14-10:45
汕头 8:17-10:52
韶关
8:10-10:55

原理

日食[2]，又作日蚀，是一种天文现象，只在月球运行至太阳与地球之间时发生。这时，对地球上的部分地区来说，月球位于地球前方，因此来自太阳的部分或全部光线被挡住，因此看起来好像是太阳的一部分或全部消失了。日食只在朔，即月球与太阳呈现合的状态时发生。
日食是相当罕见的现象，在四种日食中较罕见的是日全食，因为唯有在月球的本影投影在地球表面时，在该区域的人才能够观测到日食。日全食是一种相当壮丽的自然景象，所以时常吸引许多游客特地到海外去观赏日全食的景象。例如，在1999年发生在欧洲的日全食，吸引了非常多观光客特地前去观赏，也有旅行社推出专门为这些游客设计的行程。
古时，人类缺乏天文学知识，以为日食是肇因于天狗食日，或象征灾难的降临，而在日食时举行仪式。但在现代社会中，日食的这层意义已逐渐为人们所抛弃。
上一次日全食发生于2009年7月22日，而下一次的日全食将会于2039年发生。
日食和月食的“季节”。日食一定发生在朔，即农历初一当日。此时月球位于地球和太阳之间，但因太阳轨道（黄道）与月球轨道（白道）成5°9交角，故并非每次朔日皆有日食发生，而日食发生时，日月两者皆一定在“黄白交点”（升交点或降交点）附近。
日、月食的发生必须是新月和满月出现在黄白交点的一定界限之内，这个界限就叫做“食限”。计算表明，对日食而言，如果新月在黄道和白道的交点附近18度左右的范围内，就可能发生日食；如果新月在黄道和白道的交点附近16度左右的范围内，则一定有日食发生。
对月食而言，如果望月在黄道和白道的交点附近12度左右的范围内，就可能发生月食；如果望月在黄道和白道的交点附近10度左右的范围内，则一定有月食发生。
由于黄道和白道的交点有两个，这两个交点相距180度，所以一年之中有两段时间可能发生日食和月食，这两段时间都称为“食季”，它们相距半年。
太阳每天在黄道上向东移动约1度，由于日食的食限为18度左右的范围，太阳从黄道和白道交点以西的18度运行到黄道和白道交点以东的18度，大约需要36天，也就是说日食的每一个食季为36天。对于月食而言，它的食限为12度左右，因此月食的每一个食季就只有24天。
[编辑本段]一年之中有几次
日食的一个食季是36天，这个天数比一个朔望月的平均长度29.53还要长。因此在一个日食的食季内必定会发生一次日食，也可能发生两次日食。一年之中有两个日食食季，所以在一年之内至少有两次日食发生，也可能有四次日食发生（如果每个食季中都包含两个朔日的话）。
2009·7·22·日全食纪念日
日全食

月食的一个食季为24天,这个天数比一个朔望月的平均天数29.53天还要短。因此在月食的一个食季内可能包含一个望月，也可能没有望月在内，也就是说，在这个食季内可能有一次月食发生，也可能连一次月食也不会发生。一年之中月食的食季也是有两个；”所以在一年之中，可能有两次月食发生，也可能连一次月食也不会发生。
一年之中，日、月食的次数最多时可以达到六次，即四次日食和两次月食.但是实际上有时候一年之中的日、月食次数可以多达七次，即五次日食和两次月食，或者是四次日食和三次月食。如1935年就曾发生过五次日食和两次月食，将来的2160年也会是这样；1917年和1982年就曾发生过四次日食和三次月食。那么，为什么一年之内的日、月食会多达七次呢？
这是由于在太阳的引力作用下，黄道和白道的交点会不断地沿着黄道从东向西移动，每年约移动20度，这个方向与太阳沿黄道运行的方向相反，因此太阳在黄道上连续两次通过同一交点所经历的时间间隔（这个间隔叫“食年”）比一年（365.2422天）要短，只有346.62天，要约少19天。这样就会产生两种情况：一种情况是一年365．2422天之内，包含了两个完整的食季和一个不完整的食季。比方说第一个食季开始1月初，那么经过346.62天一个食年之后，第三个食季就会在同一年的12月中旬开始，在这种情况下就可能发生五次日食和两次月食；另一种情况是一年365.2422天之内，包含了两个不完整的食季（一个在年头，一个在年尾）和一个完整的食季，在这种情况下就可能发生四次日食和三次月食。日全食
并不是所有的日食现象都能称作日全食，其中全环食最容易被误认作日全食：
日偏食：中国史书上称“日有食之，不尽如勾”，造成日偏食的原因是因为观测者落在月球的半影区中，观测者会看见一部分的太阳被月球的阴影遮盖，但另一部分仍继续发光。太阳和月球只有部分重合，依据两者中心的视距离远近（太阳被月球遮盖的最大直径）来衡量食的大小。通常日偏食是伴随着其他食相发生，如日全食。但某些日食只可能是日偏食（不伴随其他食相），因为月球与地球的距离太远，只有半影碰到地球表面。
日环食：当月球处于远地点时，月球的本影锥不能到达地球；到达地球的是由本影锥延长出的伪本影锥。此时月球的视直径略小于太阳。因此，这时太阳边缘的光球仍可见，形成一环绕在月球阴影周围的亮环。（在环食区之外，所见的食相是偏食）
全环食：全环食只发生在地球表面与月球本影尖端非常接近，或月球与地球表面的距离和月本影的长度很接近的情形下。由于地球为球体之关系，而本影影锥接触地球时为日全食（常为在食带中间），在食带两端由于影锥未能接触地球，致只能有伪本影到达地球之下，所看到的是日环食。所以，当全环食发生时，随着地月之间的相对运动，会先后出现环食→全食→环食。全环食发生机率甚少，最近的一次在2005年4月8日。
[编辑本段]一年中日、月食可能发生的次数归纳
一年中日、月食最少有两次，而且这两次都是日食；
一年中可能一次月食都不会发生（如1980年）；
一年中日、月食最多可以有七次：五次日食和两次月食（例如1935年），或者是四次日食和三次月食（例如1917年和 1982年）。
一般说来，最常见的情况是一年中有四次日、月食：两次日食和两次月食。
上面这些情况只是对全地球来说的。至于对地球的某个地点而言，一年内能看到日、月食的机会就要少得多。
另外，从上面的数字来看，一年中日食发生的次数比月食发生的次数多，但实际上人们却往往看到月食的次数比看到日食的次数多。这是由于月食发生时，背着太阳的那半个地球上的人都可以看到；而在日食发生时，月亮的影锥只扫过地球上一个狭窄的地带，只有在这部分地区的人才能看到日食。1961年3月2日夜里发生的月食，在我国、整个亚洲以及欧洲地区都可以看到。而1968年9月22日发生的日全食，在我国只有新疆的部分地区可以看到全食，在北京只能看到日偏食，而在上海，什么也看不到。
[编辑本段]20世纪（1901-2000）发生的日食的次数
种类 次数

日偏食 78
日环食 73
日全食 71
混合食 7
总计 229

[编辑本段]日食和月食的周期性
由于地球绕太阳和月亮绕地球的公转运动都有一定的规律，因此日食和月食的发生也具有其循环的周期性。
早在古代，巴比伦人根据对日食和月食的长期统计，发现了日食和月食的发生有一个223个朔望月的周期。这个223个朔望月的周期便被称为“沙罗周期”，“沙罗”就是重复的意思。
223个朔望月等于6585.3天（223×29.530588），即18年零11.3天，如果在这段时间内有5个闰年，那就是18年零10.3天。在这段时间内，太阳、月亮和黄白交点的相对位置在经常改变着，而经过一个沙罗周期之后，太阳、月亮和黄白交点差不多又回到原来相对的位置，因此便会出现同上一次情况相类似的日、月食，但见食的地点会有所变化，这里就不再细述了。
在我国汉代也发现日、月食具有一个135个朔望月的周期。135个朔望月等于3986.6天，约等于11年少31天，也就是说日、月食每过11年少31天重复发生一次。这个循环周期记载在汉代的“三统历”中，因此也称为“三统历周期”。
此外，人们还发现日、月食还有其他的循环周期。比如以358个朔望月为周期的纽康周期（合29年少20日），以235个朔望月为周期的米顿周期（合19年）等等，但这些周期都是非常粗略的，只能粗略地推算出日、月食发生的日期，并不能确定日、月食发生的准确时刻，食分的大小和见食的地区。准确的日、月食发生的时间以及交食情况，需要经过专门的严格推算，这已经是属于相当专门的历书天文学中“食论”的研究范围了。我国紫金山天文台就担负着日、月食预报的工作。
[编辑本段]日全食基本知识
一次日全食的过程可以包括以下五个时期：初亏、食既、食甚、生光、复圆。
日全食说明

初亏由于月亮自西向东绕地球运转，所以日食总是在太阳圆面的西边缘开始的。当月亮的东边缘刚接触到太阳圆面的瞬间（即月面的东边缘与日面的西边缘相外切的时刻），称为初亏。初亏也就是日食过程开始的时刻。
食既从初亏开始，就是偏食阶段了。月亮继续往东运行，太阳圆面被月亮遮掩的部分逐渐增大，阳光的强度与热度显著下降。当月面的东边缘与日面的东边缘相内切时，称为食既。此时整个太阳圆面被遮住，因此，食既也就是日全食开始的时刻。

1 .日食发生规律

每年日食最多出现5次，如果出现5次，那么一定都是偏食。地球上每年至少有2次日食。在南北极地区只能看到日偏食。日全食大约1年半发生一次。每次日食都是在日出时从某一点开始，然后沿着日食带在日没时结束。从开始点到结束点大约绕地球半圈。日食一定发生在朔，即农历初一当日。此时月球位于地球和太阳之间，但因太阳轨道（黄道）与月球轨道（白道）成5°9′交角，故并非每次朔日皆有日食发生，而日食发生时，日月两者皆一定在“黄白交点”（升交点或降交点）附近发生。