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日食讲解

日食讲解

今年的日全食是大家万众期待的,我从百度百科中搜来有关日食方面的知识,供大家参考。
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【日食介绍】


日食是月球绕地球转到太阳和地球中间时,如果太阳、月球、地球三者正好排成或接近一条直线,月球挡住了射到地球上去的太阳光,月球身后的黑影正好落到地球上,这时发生日食现象。在地球上月影里的人们开始看到阳光逐渐减弱,太阳面被圆的黑影遮住,天色转暗,全部遮住时,天空中可以看到最亮的恒星和行星,几分钟后,从月球黑影边缘逐渐露出阳光,开始生光、复圆。由于月球比地球小,只有在月影中的人们才能看到日食。月球把太阳全部挡住时发生日全食,遮住一部分时发生日偏食,遮住太阳中央部分发生日环食。发生日全食的延续时间不超过7分31秒。日环食的最长时间是12分24秒。我国有世界上最古老的日食记录,公元前一千多年已有确切的日食记录。




【科学解释】


        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。

      日全食发生时,根据月球圆面同太阳圆面的位置关系,可分成五种食象:1.初亏。月球比太阳的视运动走得快。日食时月球追上太阳。月球东边缘刚刚同太阳西边缘相“接触”时叫做初亏,是第一次“外切”,是日食的开始;2.食既。初亏后大约一小时,月球的东边缘和太阳的东边缘相“内切”的时刻叫做食既,是日全食的开始,这时月球把整个太阳都遮住了;3.食甚。是太阳被食最深的时刻,月球中心移到同太阳中心最近;4.生光。月球西边缘和太阳西边缘相“内切”的时刻叫生光,是日全食的结束;从食既到生光一般只有二三分钟,最长不超过七分半钟;5.复圆。生光后大约一小时,月球西边缘和太阳东边缘相“接触”时叫做复圆,从这时起月球完全“脱离”太阳,日食结束。

      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),就整个地球而方,日环食发生的次数多于日全食。
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【月食的过程】
  月全蚀后半影食始:月球刚刚和半影区接触,这时肉眼觉察不到。

  正式的月食的过程分为初亏、食既、食甚、生光、复圆五个阶段。

初亏:
  标志月食开始。月球由东缘慢慢进入地影,月球与地球本影第一次外切。

食既:
  月球的西边缘与地球本影的西边缘内切,月球刚好全部进入地球本影内。

食甚:
  月球的中心与地球本影的中心最近。

生光:
  月球东边缘与地球本影东边缘相内切,这时全食阶段结束。

复圆:
  月球的西边缘与地球本影东边缘相外切,这时月食全过程结束。

  月球被食的程度叫“食分”,它等于食甚时月轮边缘深入地球本影最远距离与月球视经之比。

  半影食终:月球离开半影,整个月食过程正式完结。
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【观看日食的知识】

期间,太阳不会发出任何特殊的射线。日食的观测常常被曲解,太阳不会预知地球上日食的发生,不会发出其它的射线,因此日食时待在室外并无害处。但看日偏食时应该  凝视还是匆匆一瞥呢?日食时太阳光虽比平时弱很多,但如若直视,对眼睛还是有伤害,可 能损伤眼角膜。人们由于好奇心,会凝视或斜视太阳。当然,日偏食还是很刺眼的,如果你 看太阳久一点,没等你反应过来你的眼角膜已经受损。日食时眼睛受损不是因为太阳的异常, 而是人们由于好奇而没注意保护措施。无论日食发生与否,都不要用眼睛直视太阳; 不要用所谓的“墨镜”;  不要用“太阳镜”,甚至几个叠放也不行;不要看太阳在镜子或水面的像;  
用14号焊接镜看太阳;  用有特殊涂层的迈拉镜观看,这可以从著名的天文馆或科学博物馆获得;构制一个孔式投射器。
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【太阳的相关知识】

日珥

日珥是突出在日面边缘外面的一种太阳活动现象。日珥出现时,大气层的色球酷似燃烧着的草原,玫瑰红色的舌状气体如烈火升腾,形状千资百态,有的如浮云,有的似拱桥,有的像喷泉,有的酷似团团草丛,有的美如节日礼花,而整体看来它们的形状恰似贴附在太阳边缘的耳环,由此得名为“日珥”。 日珥的上升高度约几万公里,大的日珥可高于日面几十万公里,一般长约20万公里,个别的可达150万公里。日珥的亮度要比太阳光球层暗弱得多,所以平时不能用肉眼观测到它,只有在日全食时才能直接看到。 日珥是非常奇特的太阳活动现象,其温度在5000~8000K之间,大多数日珥物质升到一定高度后,慢慢地降落到日面上,但也有一些日珥物质漂浮在温度高达200万K的日冕低层,即不附落,也不瓦解,就像炉火熊熊的炼钢炉内居然有一块不化的冰一样奇怪,而且,日珥物质的密度比日冕高出1000~10000倍,两者居然能共存几个月,实在令人费解。

日冕

太阳最外层的大气称为日冕。日冕延伸的范围达到太阳直径的几倍到几十倍。在太阳活动极大年,日冕接近圆形;在太阳宁静年则呈椭圆形。
b]日冕中有大片不规则的暗黑区域,叫冕洞。冕洞是日冕中气体密度较低的区域。冕洞分为三种:极区冕洞,孤立冕洞,延伸冕洞。太阳能以太阳风----物质粒子流的形式失去物质。冕洞是高速太阳风的重要源泉。 日冕物质抛射是发生在日冕的非常宏观庞大的物质和磁场结构,它是大尺度致密等离子体的突然爆发现象。对地球影响最大的莫过于它。当太阳上有强烈爆发和日冕物质抛射时,太阳风携带着的强大等离子流可能到达地球极区。这时,地球两极就出现极光。极光的形态千变万化。太阳系内某些具有磁场的行星上也有极光。发生在日冕的耀斑叫X射线耀斑,它的波长只有1~8埃或更短。它直接引起地球电离层骚扰,从而影响地球短波通讯。

日浪

太阳光球层物质的一种抛射现象。通常发生在太阳黑子上空,具有很强的重复出现的本领,当一次冲浪沿上升的路径下落后,又会触发新的冲浪腾空而起,如此重复不断,但其规模和高度则一次比一次小,直至消失。位于日面边缘的冲浪表现为一个小而明亮的小丘,顶部以尖钉形状向外急速增长。上升的高度各不相等,小冲浪只有区区几百公里,大冲浪则可达5000公里,最大的竟达1~2万公里。抛射的最大速度每秒可达100~200公里,要比最快的侦察机快100多倍。当它们到达最高点后,受太阳引力的影响,便开始下降,直至返回到太阳表面。人们从高分辩率的观测资料中发现,冲浪是由非常小的一束纤维组成,每条纤维间相距很小,作为整体一起发亮,一起运动。

太阳活动预报

日地空间环境状态的变化对现代生活、生产所依赖的现代尖端技术显得越来越重要。前面已提到,X射线耀斑直接引起地球电离层骚扰,从而影响地球短波通讯。太阳质子事件会危及宇航员和宇宙飞行器上的传感器及控制设备,对在高纬地区飞行的旅客和乘务人员也构成辐射威胁。另外有人统计,剧烈的太阳活动与地震、火山爆发、旱涝灾害、心脏和神经系统疾病的发生及交通事故都有关系。 所以,太阳活动和日地物理预报是非常重要的。太阳活动预报分为长期、中期、短期预报和警报。日地空间环境作为系统的科学研究对象是在1957年人类进入太空开始的。50至70年代是探索阶段,人们逐步认识到太空环境的重要性。在大量探测的基础上建立了描述环境的静态模式,对一些重大的航天活动做了安全性的预报。80年代以后,在需求的推动下,日地空间环境的研究得到迅速的发展。自1979年开始每隔四年一次的国际日地预报会议均如期举行,规模逐次扩大。为了联合和协调各主要国家的工作,成立了联合的预报中心。总部设在美国,有10个区域警报中心分布于全球。我们 北京区域警报中心是其中之一。进入90年代以后科学家们形象地称之为“空间天气”。

太阳活动周期

这一周期平均为22年,它包含两个11年的太阳黑子周期,在每个周期中,太阳黑子的磁极极性相反,而其他各种日面现象的变化也象黑子一样有两次高潮和两次低潮。这些日面现象包括日珥、耀斑和磁效应等的频数起伏,磁效应则包括极光和对地球上无线电干扰的增强。太阳黑子的11年基本周期(有时也称为太阳活动周)是施瓦贝于1843年宣布发现的。有人企图把太阳活动周期同其他各种现象的变化联系在一起,如太阳直径的微小变化。甚至树木年轮的变化都同太阳活动周期有关。  


【最早的日食记录】

公元前1217年5月26日,居住在我国河南省安阳的人们,正在从事着各种各样的正常活动,可是一件惊人的事情发生了。人们仰望天空,之间光芒四射的太阳,突然产生了缺口,光色也暗淡下来。但是,在缺了很大一部分後,却又开始复原了。这就是人类历史上关于日食的最早记录。它刻在一片甲骨文上。
    我国古代对日食的观察,保持了纪录的连续性。例如在《春秋》这本编年史终究记载了有公元前770年—公元前476年的244年中的37次日食。从公元3世纪开始对于日食的记录,更是一直延续到近代,长达一千六七百年之久。


【持续时间最长的日食】

     日食(月亮界于太阳和地球之间)持续的最长时间为7分31秒。1955年发生在费城西部持续时间为7分8秒的日蚀是近年最长的一次。据预测,2186年大西洋中部地区将发生一次持续时间7分29秒的日蚀。1995年,泰国曼谷的一次日蚀中,一位母亲和孩子被摄影照片,这次日蚀在该国某些地区为日全蚀。月蚀(月亮运行进入地球的阻影)持续的最长时间为1小时47分。2000年7月16日,在北美的西海岸人们看到这种景象。
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日食和月食的“季节”

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度运行到黄道和自道交点以东的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。

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)。

月食的一个食季为24天,这个天数比一个朔望月的平均大数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。

综上所述,我们可以把一年中日、月食所可能发生的次数归纳如下:

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,尤其是日全食发生时,全食带的范围更小,宽度只不过二三百千米,因此只有很少的一部分人才能看到。平均起来,一个地方要二三百年才能看见一次日全食。因此有不少的人一生也没有看到日全食是不足为奇的。例如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。

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。
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  • 王猛龙 金钱 +20 有用的资料 2008-1-23 10:36
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8错,虽懂了,再进来学习学习!!

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