日食的周期及原理

2019-10-12 12:56栏目:数理科学
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地球绕太阳、月亮绕地球的运动有一定的规律,因此日食的发生也具有周期性。 古代的巴比伦人根据对日食的长期统计,发现日食的发生有一个223个朔望月的周期。这个223个朔望月的周期被称为“沙罗周期”,“沙罗”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,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食,但见食的地点会有所变化。 准确的日食发生的时间以及交食情况,要经过严格的推算。我国紫金山天文台担负着日食预报的工作。 日食的“季节” 日食的发生必须是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”。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。 黄道、白道的交点有两个,这两个交点相距180度,故一年之中有两段时间可能发生日食,这两段时间都称为“食季”,它们相距半年。 太阳在黄道上每天向东移动约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。 一年之中有几次 日食的一个食季是36天,比一个朔望月的平均长度29.53天要长。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)。 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,每年移动约20度,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: 1)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(不会六次,因为第三个食季不完整); 2)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。 所以,一年中,发生日食最多的次数是五次。 [注] 1)黄道:太阳在天空移动的轨迹,并不是我们平常认为的一天移动一周,我们平时看到的太阳移动是由于地球的自转引起的,黄道是由于地球的公转引起的,一年移动360度。 2)白道:月亮在天空移动的轨迹。 3)朔望月:从朔到下一个朔的时间间隔,简单理解,是两个月圆之间夜的时间间隔。并不是月球绕地球公转的周期,这两个周期有一点不一样。

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