日食形成的原理

For personal use only in study and
research; not for commercial use
日食形成的原理
日食是太阳圆面被月球遮掩的现象。

根据交食的情况，可分为日全食、日偏食和日环食。

日食必定发生在“朔日”（即农历初一）。

地球和月亮都是不发光的球体，它们在太阳的照射下，在背向太阳的一面必然发生黑影。

当月亮运行到太阳和月球之间时，如果太阳、月亮和地球正好位于或接近同一直线，这样便发生了日食。

日食是一种十分壮观的天文现象，尤其是日全食，更是使人敬畏，终生难忘。

阳光灿烂的白天，光焰无际的日轮突然被一团黑影逐渐蚕食、吞噬，当黑影把目轮完全挡住的时候，天空的亮度骤然下降一百万倍。

原来的太阳位置，变成暗黑的月亮圆面，夺目的贝利珠耀眼而出。

刹那间，夜幕降临，本来明亮的天空，变得繁星似锦，昏暗的大地上凉风习习，气温陡降，鸡犬惊叫着逃回自己的巢穴，有时空中的飞鸟也会失去自控而坠落到地上。

2007年3月19日将发生日偏食的天象，那么，日食到底是怎样发生的呢？这是由于地球轨道与月球轨道有一个5度的夹角，在特定的时间月球会运行至一个特?的位置，令太阳、月球及地球连成一线，这时月球刚好遮掩了太阳的光球，这样便形成了一次日食。

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。

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(即月面的东边缘与月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。

在太阳将要被月亮完全挡住时，在日面的东边缘会突然出现一弧像钻石似的光芒，好像钻石戒指上引人注目的闪耀光芒，这就是钻石环，同时在瞬间形成为一串发光的亮点，像一串光辉夺目的珍珠高高地悬挂在漆黑的天空中，这种现象叫做珍珠食，英国天文学家
倍利最早描述了这种现象，因此又称为倍利珠。

这是由于月球表面有许多崎岖不平的山峰，当阳光照射到月球边缘时，就形成了倍利珠现象。

倍利珠出现的时间很短，通常只有一二秒钟，紧接着太阳光就全部被遮盖住而发生日全食了。

日全食时，大地变得昏暗，兽惊归巢穴。

这时天空中就会出现一番奇妙的景色：明亮的星星出来了，在原来太阳所在的位置上，只见暗黑的月轮，在它的周围呈现出一圈美丽的、淡红色的光辉，这就是太阳的色球层；在色球层的外面还弥漫着一片银白色或淡蓝色的光芒，这就是太阳外层的大气?日冕；在淡红色色球的某些地区，还可以看到一些向上喷发的像火焰似的云雾，这就是日珥。

日珥是色球层上部气体猛烈运动所形成的气体“喷泉”。

色球层、日饵、日冕都是太阳外层大气的组成部分，平时在一定的条件下也可以观测到，但在日全食时，这些现象可以看得特别清楚。

生光食既以后，月轮继续东移，当月轮中心和日面中心相距最近时，就达到食甚。

对日偏食来说，食甚是太阳被月亮遮去最多的时刻。

月亮继续往东移动，当月面的西边缘和日面的西边缘相内切的瞬间，称为生光，它是日全食结束的时刻。

在生光将发生之前，钻石环、倍利珠的现象又会出现在太阳的西边缘，但也是很快就会消失。

接着在太阳西边缘又射出一线刺眼的光芒，原来在日全食时可以看到的色球层、日珥、日冕等现象迅即隐没在阳光之中，星星也消失了，阳光重新普照大地。

复圆生光之后，月面继续移离日面，太阳被遮蔽的部分逐渐减少，当月面的西边缘与日面的东边缘相切的刹那，称为复圆。

这时太阳又呈现出圆盘形状，整个日全食过程就宣告结束了。

日偏食的过程和日全食过程大致相同，由于它只发生偏食，因此就只有初亏、食甚和复圆，而没有食既和生光这两个阶段。

日环食则同样有初亏、食既、食甚、生光和复圆等阶段。

天文台对日全食或日环食进行预报时，往往要把这五个阶段的时间报告出来。

人们根据这些报告就可以了解整个日食的过程，并进行观测。

至于日偏食，天文台在预报时，当然就只给出初亏、食甚和复圆这三个时刻。

每过一段相当长的时期，太阳都会掩映于一片黑暗之中，此时它会变得越来越小，过了一段时间后，就形成了一弯细牙，并最终消逝。

此刻，在天空中太阳消失的地方，会形成一个周边被昏暗的光环所围绕的黑色圆轮物。

而同时，地面上也逐渐昏暗下来，冷风阵阵袭来，鸟儿们纷纷归巢，人类被这一情景吓得不知所措，到底发生了什么事？
人们曾认为这一定是“天狗”或“神龙”在吞食太阳，太阳不会再出现了，严冬和黑暗即将来临，地球上，包
括人类在内的所有生物都将灭亡。

而事实上，这一切都不曾发生，几分钟之后，太阳又重新在它消失的地
方露出了笑脸，并且越来越大，不一会儿，就又像往常一样光芒四射地高悬于天空中了。

这究竟是怎么一回事呢？古巴比伦的天文学家们经过研究，找到了回答这个问题的关键。

他们发现，日食出现的时候，天空会变暗，并伴随有星辰的出现，但月亮却并未出现。

这是因为日食总是发生在月亮从西向东，超过了太阳，并在天空中呈现出新月形的日子里。

当月亮从太阳面前经过时，会将太阳全部遮住，于是我们此时就看不见太阳了。

不久，当月亮移走后，太阳又会再次出现在天空中。

如果上述情况属实，那么为什么不是所有新月出现的日子里都会有日食发生呢？又为什么并非每个月都会有日食现象出现呢？这是因为太阳和月亮在天空中并不是沿相同的路径
运行的，它们各自所在的路径彼此之间呈一定的角度。

通常情况下，月亮是从太阳稍上或稍下一点的地方通过。

而只有当月亮处在它绕地球运行的路径与地球绕太阳运行的路径的交点的地方，并且这时，月亮正运行在太阳的前面，这种情况下才会有月食出现。

像这样的交叉点，或称“交点”有两个，它们分别位于天空中相对应的两侧。

有时太阳和月亮途经到交点处，就会发生日食现象。

日全食成因示意图
当月亮从太阳面前经过时，月影投射到地球表面（月亮的投影与其他任何物体在灯光下的投影一样，是实心的，也就是浸在灯光里，而本身是黑暗的）。

它投影在地球上的面积很小，只能遮住地面上一小片区域，这一小片区域只有约160 公里，甚至更小一些。

也就是说，你也许有可能看到整个太阳消失了，但几公里以外的另一些人也许看到的是月亮只遮住
了太阳的一部分（日偏食），而更远地方的人们则有可能根本看不到日食。

随着月亮的运行，月影也将在地球表面不断变化着位置，但它在地面上所经过的面积加起来也不过是地球表面的一小部分而已，而且无论在什么地方，它最多只持续7 分钟左右。

日环食成因示意图
太阳和月亮不管处在天空中的什么位置上，都会看上去大小不一样。

既然月亮总体上来讲比太阳要小一些，因此当它经过太阳面前时并不能将太阳完全遮住，而此时，我们将会看到在月亮阴影的周围产生一圈儿耀眼的光环，它就是我们通常所说的“日环食”。

天文学家们已经找到了太阳和月亮的运行轨道，以此为根据，可以预测出日食发生的时间。

对于古代天文学家们来说，这是一项极为重要的工作。

因为他们认为这种现象是上帝对人类的警告和提示。

所以，准确地预测出日食发生的时间在当时是一项光荣而艰巨的工作，这正是当时的天文学家们对上帝启示破译时能大显身手的好机会。

在早些时候，巴比伦人就已经学会了如何预测日食。

在古希腊，台利斯曾利用这一预测进行一些欺骗活动，据说，他曾预测公元前585 年时，在亚洲的米纳地区会出现一次日食，而的确真的发生了。

事实上，事情的经过是这样的：当时在那里有两支军队分别来自米堤亚和吕底亚。

在“日食”发生时，这两支军队正在针锋相对地做着开战的准备。

当他们听说了这个消息时都惊恐万分，于是各自草草收兵。

当代的天文学家已经可以推算出日食出现的时间，他们推算出那次日食发生的确切时间是在公元前585 年5 月28 日。

而上述在这天停止的战争是人类历史上首次以和平的方式平息的战争。

因此，这一天将被后人牢牢记住。

在某些时候，还会出现月食。

这种现象只发生在满月的日子里，而此时太阳处于地球的一侧，而月亮处于地球的另一侧。

如果我们已经弄清楚了日食的成因，那么对月食成因的理解也就不是什么难事了。

这一现象的发生是由于月亮从地球的投影里经过的结果。

地球的影子
三种月食成因示意图
a.半影月食
b.月偏食
c.月全食
地球比月亮大，因此它的投影也比月亮的投影大。

实际上，地球的投影可以遮住整个月亮，于是就有可能发生月食。

而这时，处于地球正对月亮一侧的人们都能看到月食。

月食的持续时间也比日食要长些。

此外，月食并不是每个满月的时候都会出现，这是因为月亮与太阳的运行轨道不同。

通常，在满月的日子里，地球的投影是从月亮的上方或下方经过。

而只有当太阳处在一个交点处，而月亮处于另一个交点处时，才会出现月食。

同日食一样，月食也是可以预测的。

实际上，曾有人认为古石器时代古人使用的某些石器正是为这些现象发生而制作的。

For personal use only in study and research; not for commercial use.
Nur für den persönlichen für Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.
Pour l 'étude et la recherche uniquement à des fins personnelles; pas à des fins commerciales.
толькодля людей, которые используются для обучения, исследований и не должны использоваться в коммерческих целях.
以下无正文
For personal use only in study and research; not for commercial use.
Nur für den persönlichen für Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.
Pour l 'étude et la recherche uniquement à des fins personnelles; pas à des fins commerciales.
толькодля людей, которые используются для обучения, исследований и не должны использоваться в коммерческих целях.
以下无正文。