Question

什么叫月全食?为什么会有这种自然现象?

Answer 1

日食和月食是一种壮观的天象,也是一种短暂而无危害的自然现象.它的发生同月球和地球的影子有关.
在太阳照射下,地球和月球在背太阳方向,都拖着一条很长的影子.太阳、地球和月球都是球状体,且太阳远大于地球和月球,因此,它们的影子的主要部分,是一个以其顶端背向太阳的会聚圆锥,叫做本影.在本影内,太阳光盘全部被遮蔽,因而是黑暗的（严格地说,由于大气的折光作用,地球的本影内并不完全黑暗）.由于太阳是一个球状光源,因此,本影周围还有一个黑暗与光明的过渡区域.这是一个比本影大得多的发散圆锥,叫做半影.在这个影区内,能得到部分太阳光辉,因而并不完全黑暗.在半影内、本影影锥的延伸部分,是一个与本影同轴而反向的发射圆锥,叫伪本影.它是一种特殊类型的半影,那里,被遮蔽的是太阳光盘的中心部分,太阳的边缘部分仍然可见,因而也不是完全黑暗的.半影和伪本影的不同部分,明暗程度不同：愈接近本影,愈阴暗；离本影愈远,日轮被遮蔽程度愈小,愈明亮.
本影的长度,因射影天体的大小和它对于太阳的距离而不同.天体的半径愈大,其本影愈长.月球的半径约为地球半径的27％,如果二者与太阳距离相等,那么,月本影长度也为地本影长度的27％.天体距太阳愈远,其本影愈长.在一年中,地球（和月球）在接近远日点时,本影较长；接近近日点时,本影较短.在一个月内,满月前后,月球本影较长；新月前后,月本影较短.
根据太阳、地球和月球的半径,以及日地和月地的平均距离可知,地球本影的平均长度是1377 000km,约为月球本影长度的 3.5倍.新月时,月本影的平均长度为 374 500km,略小于月地平均距离（384 400km）.所以,月球影子到达地球时,可以是本影的顶端,也可以是其伪本影.
“形影相随”,月球拖着自己的影子绕地球运动.当它来到地球的向太阳一侧,其影子有时会掠过地面.这时,在月影扫过的地区,人们看到太阳被月轮遮蔽,叫做日食.而当月球绕行到地球的背太阳一侧,碰巧也会隐入地球本影.这时,在地球上看来,满月在天空中失去光辉,这便是月食.可以想见,发生月食时,在月球天空中则看到日食；而当地球上发生日食时,在月球的夜空中,明亮的“地盘”上出现一个很小的黑影,可称之为“凌地”.
日月食的种类
日食分三类：日全食、日偏食和日环食,全食和环食又叫中心食.它们的不同,取决于月球影子的哪部分笼罩地面.
我们知道,月球的直径远小于地球.因此,月球本影在任何时候,只能笼罩地面的很小一部分.在这一小块地区看起来,太阳光盘全部被遮掩,这叫日全食.如果当时月球本影不够长,以致同地面接触的,不是月本影而是它的伪本影.那么,在伪本影里所见的太阳,中部被月轮遮蔽,边缘依然光芒四射,这就是日环食.不言而谕,当月球的本影或伪本影落到地面时,其半影必同时到达.于是,在全食或环食地区的四周有一个环形的半影区,在那里看来,太阳部分地被月轮遮蔽,光盘残缺,便是日偏食.这样,在同一时间,中心食和偏食发生在地球上的不同地区；而在同一地区,发生中心食的前后,必伴有偏食阶段.
由于月球绕转地球和地球本身的自转,日食区在地面上移动而形成日食带.日食带的中部是全食（或环食）带,其南北两侧为偏食带.在移动过程中,月球本影的尖端相对于地面的距离在变化着.由于这种变化,有时会出现这样的情形：日食的开始阶段和终了阶段是日环食,而中间阶段发生日全食.这样的一次日食叫全环食.有时候,由于月球影锥的偏离,地面上的日食带全部是偏食带.这样的一次日食,始终是日偏食.
月食分月全食和月偏食两类,没有月环食.月全食和月偏食的不同,取决于月球是否全部或部分隐入地球本影,而不决定于地球上观测地点的不同.当月球全部隐入地球本影时,月轮整个变暗,这是月全食.若月球只是部分地进入地球本影,月轮残缺,是月偏食.自然,在发生月全食前后,必同时伴有月偏食阶段.有时,由于月球偏离地球本影轴心较远,整个月食过程始终是月偏食.无论是发生月全食还是月偏食,全球（夜半球）各地同时看到同类的月食.
与日食的情形不同,月食同地球的半影和伪本影无关.月球进入地球半影时,并不发生“食”,因为半影内能得到部分太阳光辉,它仍照亮整个月面,只是亮度变得稍暗,月轮保持不缺.这种现象叫做半影食,天文台通常不作预告.至于为什么没有月环食?原因是显而易见的,因为在月球轨道距离处,地本影截面远比月轮大得多.
在上述各类食型中,最为罕见,也是最为壮观和令人谜醉的是日全食.当日全食来临时,天昏地暗,如同黑夜猝然到来,飞鸟归巢,鸡犬进窝,动物都表现出惊恐万状.没有什么现象比太阳昼晦更为令人惊心动魄.历史上最著名的一次日全食（发生在公元前585年5月28日,小亚细亚半岛,即今土耳其）,曾戏剧般地（由于惊吓）结束了两个民族部落之间一场持续五年之久的战争,成为战争史上一个有趣的插曲.
日全食还具有重要的科学意义,它是研究太阳的极好时机.我们知道,色球和日冕的亮度都很微弱,平时完全被淹没在阳光里,只有当日全食时,大气散射光的来源被截断,天空暗淡,色球和日冕才显得特别清晰.天文工作者趁此机会,可以拍摄到它们的光谱（这时,它后面没有产生夫琅和费线的光源）；而研究色球和日冕,对于探索太阳本身及日地间的物理状态,有着十分重要的意义.例如,被称为“太阳元素”的氦,就是由天文学家在1868年的那次日全食时所摄的色球光谱中发现的,而化学家直到1895年,才从钇铀矿的分析中找到它.当时有人赞叹：天体光谱学竟跑到了化学的前头.氦原子是一种难以“激动”的原子,要使它发出可见光,需要有很高的温度.它的谱线出现在色球光谱中,正说明太阳色球的温度是很高的.一些天文学家还利用这种“千载难逢”的机会,在太阳附近搜索水内行星和近日彗星…….所以,每当发生日全食时,天文工作者们总是携带笨重仪器,不惜长途跋涉,赶往日全食地带进行各个学科的观测和研究.