一個(gè)人一生中能見(jiàn)到多少次日全食?要回答這個(gè)問(wèn)題,我們不妨一起演算一下。
一、日食和月食的“季節(jié)”
日、月食的發(fā)生必須是新月和滿月出現(xiàn)在黃白交點(diǎn)的一定界限之內(nèi),這個(gè)界限就叫做“食限”。計(jì)算表明,對(duì)日食而言,如果新月在黃道和白道的交點(diǎn)附近18度左右的范圍內(nèi),就可能發(fā)生日食;如果新月在黃道和白道的交點(diǎn)附近16度左右的范圍內(nèi),則一定有日食發(fā)生。
對(duì)月食而言,如果望月在黃道和白點(diǎn)的交點(diǎn)附近12度左右的范圍內(nèi),就可能發(fā)生月食;如果望月在黃道和白道的交點(diǎn)附近10度左右的范圍內(nèi),則一定有月食發(fā)生。
由于黃道和白道的交點(diǎn)有兩個(gè),這兩個(gè)交點(diǎn)相距180度,所以一年之中有兩段時(shí)間可能發(fā)生日食和月食,這兩段時(shí)間都稱(chēng)為“食季”,它們相距半年。
太陽(yáng)每天在黃道上向東移動(dòng)約1度,由于日食的食限為18度左右的范圍,太陽(yáng)從黃道和白道交點(diǎn)以西的18度運(yùn)行到黃道和自道交點(diǎn)以東的18度,大約需要36天,也就是說(shuō)日食的每一個(gè)食季為36天。對(duì)于月食而言,它的食限為12度左右,因此月食的每一個(gè)食季就只有24天。
二、一年之中有幾次?
日食的一個(gè)食季是36天,這個(gè)天數(shù)比一個(gè)朔望月的平均長(zhǎng)度29.53還要長(zhǎng)。因此在一個(gè)日食的食季內(nèi)必定會(huì)發(fā)生一次日食,也可能發(fā)生兩次日食。一年之中有兩個(gè)日食食季,所以在一年之內(nèi)至少有兩次日食發(fā)生,也可能有四次日食發(fā)生(如果每個(gè)食季中都包含兩個(gè)朔日的話)。
月食的一個(gè)食季為24天,這個(gè)天數(shù)比一個(gè)朔望月的平均大數(shù)29.53天還要短。因此在月食的一個(gè)食季內(nèi)可能包含一個(gè)望月,也可能沒(méi)有望月在內(nèi),也就是說(shuō),在這個(gè)食季內(nèi)可能有一次月食發(fā)生,也可能連一次月食也不會(huì)發(fā)生。一年之中月食的食季也是有兩個(gè),所以在一年之中,可能有兩次月食發(fā)生,也可能連一次月食也不會(huì)發(fā)生。
一年之中,日、月食的次數(shù)最多時(shí)可以達(dá)到六次,即四次日食和兩次月食。但是實(shí)際上有時(shí)候一年之中的日、月食次數(shù)可以多達(dá)七次,即五次日食和兩次月食,或者是四次日食和三次月食。如1935年就曾發(fā)生過(guò)五次日食和兩次月食,將來(lái)的2160年也會(huì)是這樣;1917年和1982年就曾發(fā)生過(guò)四次日食和三次月食。那么,為什么一年之內(nèi)的日、月食會(huì)多達(dá)七次呢?
這是由于在太陽(yáng)的引力作用下,黃道和白道的交點(diǎn)會(huì)不斷地沿著黃道從東向西移動(dòng),每年約移動(dòng)20度,這個(gè)方向與太陽(yáng)沿黃道運(yùn)行的方向相反,因此太陽(yáng)在黃道上連續(xù)兩次通過(guò)同一交點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間間隔(這個(gè)間隔叫“食年”)比一年(365.2422天)要短,只有346.62天,要約少19天。這樣就會(huì)產(chǎn)生兩種情況:一種情況是一年365.2422天之內(nèi),包含了兩個(gè)完整的食季和一個(gè)不完整的食季。比方說(shuō)第一個(gè)食季開(kāi)始1月初,那么經(jīng)過(guò)346.62天一個(gè)食年之后,第三個(gè)食季就會(huì)在同一年的12月中旬開(kāi)始,在這種情況下就可能發(fā)生五次日食和兩次月食;另一種情況是一年365.2422天之內(nèi),包含了兩個(gè)不完整的食季(一個(gè)在年頭,一個(gè)在年尾)和一個(gè)完整的食季,在這種情況下就可能發(fā)生四次日食和三次月食。
綜上所述,我們可以把一年中日、月食所可能發(fā)生的次數(shù)歸納如下:
- 一年中日、月食最少有兩次,而且這兩次都是日食;
- 一年中可能一次月食都不會(huì)發(fā)生(如1980年);
- 一年中日、月食最多可以有七次:五次日食和兩次月食(例如1935年),或者是四次日食和三次月食(例如1917年和1982年)。
一般說(shuō)來(lái),最常見(jiàn)的情況是一年中有四次日、月食:兩次日食和兩次月食。
上面這些情況只是對(duì)全地球來(lái)說(shuō)的。至于對(duì)地球的某個(gè)地點(diǎn)而言,一年內(nèi)能看到日、月食的機(jī)會(huì)就要少得多。
另外,從上面的數(shù)字來(lái)看,一年中日食發(fā)生的次數(shù)比月食發(fā)生的次數(shù)多,但實(shí)際上人們卻往往看到月食的次數(shù)比看到日食的次數(shù)多。這是由于月食發(fā)生時(shí),背著太陽(yáng)的那半個(gè)地球上的人都可以看到;而在日食發(fā)生時(shí),月亮的影錐只掃過(guò)地球上一個(gè)狹窄的地帶,只有在這部分地區(qū)的人才能看到日食,尤其是日全食發(fā)生時(shí),全食帶的范圍更小,寬度只不過(guò)二三百千米,因此只有很少的一部分人才能看到。平均起來(lái),一個(gè)地方要二三百年才能看見(jiàn)一次日全食。因此有不少的人一生也沒(méi)有看到日全食是不足為奇的。例如1961年3月2日夜里發(fā)生的月食,在我國(guó)、整個(gè)亞洲以及歐洲地區(qū)都可以看到。而1968年9月22日發(fā)生的日全食,在我國(guó)只有新疆的部分地區(qū)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。
三、一生能見(jiàn)到多少次日全食
盡管一年內(nèi)至少發(fā)生兩次日食,在人的一生中(以75年計(jì)算),地球上將會(huì)發(fā)生大約180次日食,其中中心食(日全食和日環(huán)食)大約有120次。但由于全食帶非常狹窄,我們看到日食的機(jī)會(huì)其實(shí)是非常難得的。典型的日全食帶長(zhǎng)約9700千米、寬約160千米,所覆蓋的地表面積約為155萬(wàn)平方千米,只占地球表面面積(51000萬(wàn)平方千米)的1/305,根據(jù)統(tǒng)計(jì)日全食大約平均1.5年才出現(xiàn)一次,因此如果我們總是待在一處而不做任何旅行,大概要等450年才能看到一次日全食!所以我們也不難理解,為什么會(huì)有那么多日食觀測(cè)者每年都追隨著全食奇觀的步伐而四處奔波了。
2008年8月1日、2009年7月22日,我國(guó)境內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)兩次日全食,2010年1月15日、2012年5月21日,又將出現(xiàn)兩次日環(huán)食,如此高頻率的中心食在我國(guó)歷史上可謂幾百年不遇,尤其是2009年7月的全食,無(wú)論見(jiàn)食地點(diǎn)還是全食持續(xù)時(shí)間都對(duì)我國(guó)觀測(cè)者極為有利。在這里,衷心祝愿所有讀者都能親眼目睹日全食的壯麗豐姿。