月食的原理在农历十五

月食的原理在农历十五 月食 月食的原理。在农历十五、十六， 月亮运行到和太阳相对的方向。这 时如果地球和月亮的中心大致在 同一条直线上，月亮就会进入地球 的本影，而产生月全食。如果只有 部分月亮进入地球的本影，就产生 月偏食。当月球进入地球的半影 时，应该是半影食，但由于它的亮 度减弱得很少，不易察觉，故不称 为月食，所以月食只有月全食和月 偏食两种。 月食都发生在望(满月)，但不是每逢望都有月食，这和每逢朔不都出现日食是同样的道理。在一般情况下，月亮不是从地球本影的上方通过，就是在下方离去，很少穿过或部分通过地球本影，因此，一般情况下就不会发生月食。每年月食最多发生3次，有时一次也不发生。 月食形成图 月食的过程 月食的过程分为初亏、食既、食甚、生光、复圆五个阶段。 初亏:月球刚接触地球本影，标志月食开始。 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。 古时候，人们不懂得月食发生的科学道理，像害怕日食一样，对月食也心怀恐惧。外国有人传说，16世纪初，哥伦布航海到了南美洲的牙买加，与当地的土著人发生了冲突。哥伦布和他的水手被困在一个墙角，断粮断水，情况十分危急。懂点天文知识的哥伦布知道这天晚上要发生月全食，就向土著人大喊，“再不拿食物来，就不给你们月光～”到了晚上，哥伦布的话应验了，果然没有了月光。土著人见状诚惶诚恐，赶快和哥伦布化干戈为玉帛。(下为月偏食串像图和月食过程图) 1 公元前2283年美索不达米亚的月食记录是世界 最早的月食记录，其次是中国公元前1136年的月食 记录。月食现象一直推动着人类认识的发展。早在 1881年前，中国汉代天文学家张衡就弄清了月食原理。公元前4世纪，亚里土多德从月食时看到的地球影子是圆的，而推断地球是球形的。公元前3世纪的古希腊天文学家阿利斯塔克(Aristarchus) 和公元前2世纪的伊巴谷(Hipparchus)都提出通过月食测定太阳一地球一月球系统的相对大小。伊巴谷还提出在相距遥远的两个地方同时观测月食，来测量地理经度。2世纪，托勒密利用古代月食记录来研究月球运动，这种方法一直延用到今天。在火箭和人造地球卫星出现之前，科学家一直通过观测月食来探索地球的大气结构。 日食 当月球运行到地球和太阳之间(朔)，并且这三个天体大体在一直线上，在地球上的一定范围内就能见到月球遮日的现象，即日食。 日食是一种十分壮观的天文现象，尤其是日全食，更是奇特，另人终生难忘。 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。刹那间，夜幕降临，本来月明星稀的夜空，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，这常常是日全食时发生的景象。 日食是由于地球和月球运动而产生的，人类能在地球上见到日食实在是偶然的极大的幸运，这是因为月亮本影锥扫过的全食带范围极小，平均每三百多年才能看到一次。 那么，日食是怎样发生的, 日食必定发生在“朔日”(即农历初一)。我们知道，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。处于不同地区的人们分别可以看到日全食、日偏食和日环食。 在每月朔的时候，不一定都有日食发生，这是因为白道和黄道并不在同一平面上。这两个轨道面互相倾斜成5?09′的交角。两个平面的边缘上有两个交点，如果月亮不在这两个交点的附近，虽然在初一的时候日、月、地三天体在空间是在同一平面上，但并非同一直线，月亮不是从地球上方通过，就是从下方离去，所以不会每逢朔日都发生日食。 日食发生的过程主要有五个阶段。当月球与太阳在天空中开始接触的一刹那称为“初亏”。初亏之后，太阳面渐渐被月球遮住而变小，直到完全被遮住的一刻称为“食既”。这时天空中就会出现一番奇妙的景色，在暗黑的月亮周围出现了红色的日双和白色的日冕。从食既开始即进人全食阶段，全食时间只有数分钟。当月亮阴影的中心重合于太阳的中心时叫“食甚”。随着月影的东移，太阳又开始出现，称为“生光”。接着月球逐渐通过太阳表面，最后完全离开时称为“复圆”。此时日食才算结束。所有生物在度过这短暂的黑夜之后，再一次迎接黎明的到来。 2 流星雨 流星群与地球相遇时～在几小时到几天的时间内流星数量显著增加～有时甚至象下雨一样～这种现象称为流星雨。将发生流星雨时观测到的流星的轨迹反向延长～它们都交于一点～这一点称辐射点。大多数流星雨是以辐射点所在星座或附近的亮星命名的～如“狮子座流星雨”。少数流星雨以与之有联系的彗星命名～如“比拉彗星流星雨”。发生流星雨时～流星的出现率通常是每小时十几个到几十个～但在少数情况下可达每小时成千上万个～这称为流星暴。流星雨是一种周期现象～出现日期基本固定～但由于流星群内的流星体在轨道上的分布是很不均匀的～所以流星雨中流星的数量每年不同～例如狮子座流星雨一般年份规模较小～而每隔33年～会出现一次程度不同的流星暴。 一些主要的流星群 名 称 可 见 日 期出现率最高日期 天琴座流星群 04月20日-04月24日 04月22日 宝瓶座η流星群 05月02日-05月07日 05月05日 宝瓶座δ流星群 07月22日-08月01日 07月31日 英仙座流星群 07 月27日-08月16日 08 月12日 猎户座流星群 10月17日-10月25日 10月21日 金牛座流星群 10月25日-11月25日 11月08日 狮子座流星群 11月26日-11月19日 11月17日 双子座流星群 12 月07日-12月15日 12 月14日 3 1998年狮子座流星雨片段 星 座 星座，星空中 一块特定的区域 及在其中的一组 星群。西方原先用 来标志天空中被 想象成构成一定 图形的一组星群 的名字;也用来指天空中任何一块确定的区 域。与中国古代将星空分为三垣二十八宿的作法近似 。三垣是北天极周围的,个区域，即紫微垣、太微垣、天市垣。二十八宿是在黄道和白道附近的,,个区域，即东方七宿:角、亢、氐、房、心、尾、箕;北方七宿:斗、牛、女、虚、危、室、壁;西方七宿:奎、娄、胃、昴、毕、觜、参;南方七宿:井、鬼、柳、星、张、翼、轸 。现在天文上使用的星座体系始于几千年前迦勒底和埃及天文学家，后来为希腊和罗马天文学家进一步发展。他们选出显著的星群，以神话中的人物或动物等为星座命名。公元,世纪，北天星座名称已 大体确定;公元,,世纪，环球航行成功，南天,,个星座名称才逐渐确定。,,,,年，国际天文学联合会公布了,,个星座，并以,,,,年的春分点和赤道为基准的赤经线和赤纬线，作为星座界线。全天分为,,个星座，大小不一。 极 光 极光，常常出现于纬度靠近地磁极地区上空大气中的彩色发光现象。一般是带状、孤状、幕状或放射状。这些形状有时稳定有时作连续性变化。极光是来自太阳活动区的带电高能粒子(可达10千电子伏)流使高层大气分子或原子激发或电离而产生的。由于地磁场的作用，这些高能粒子转向极区，故极光常见于高磁纬地区。在大约离磁极25?-30?的范围内常出现极光，这个区域称为极光区。在地磁纬度60?-45?之间的区域称为弱极光区，地磁纬度低于45?的区域称为微极光区。极光的下边界的高度，离地面不到100公里，极大发光处的高度为110公里左右，正常的最高边界为300公里左右，在极端情况下可达1，000公里以上。根据近些年来关于极光分布情况的研究，极光区的形状不是以地磁极为中心的圆环形，而是更象卵形。极光的光谱线范围约为3100-6700埃。其中最重要的谱线是5577埃的原子氧绿线称极光绿线。极光的出现同磁暴、地冕、太阳风和宇宙线有关，因而也同太阳活动有关。早在 4 二千多年前，中国就开始观测极光，此后有丰富的极光记录。 极 光 照 片 美丽的极光 极光与彗星(左二图) 5 银河系，地球和太阳所在的恒星系统。它是一个 普通的星系，因其投影在天球上的乳白亮带——银河而 得名。银河系呈盘状，盘的直径为25千秒差距，厚度 约为1-2千秒差距。这个扁盘状恒星系统称为银盘。银 盘上分布着呈旋涡结构的恒星、星团和星云。有一大质 量的核球居于银盘中心，银盘被笼罩在直径约30千秒 ×1011太阳质量，其差距的银晕中。银河系质量约1.4 中90% 是恒 星， 10%是 由气体和尘埃组成的星际物质。银河系整体作较差自转。 太阳处在距银心约10千秒差距的银盘中，以每秒250公 里的速度绕着银心转动，转一周需2.5亿年。银河系在 本星系群中为除仙女星系外的最大星系，拥有约一、二 千亿颗恒星。它的演化时间尺度为1010年。 伽利略是第一个用望远镜发现银河由恒星组成的 人。18世纪后期，威廉?赫歇耳用自制的反射望远镜进 行了系统的恒星计数的观测。他计数了117600颗星，绘 制了一幅扁而平、轮廓参差、太阳居其中心的银河系结 构图。由于他不知道星际消光的存在，再加上作了恒星的光度都相同的简化假设，导致他的结论与事实相差甚远。威廉?赫歇耳死后，其子约翰?赫歇耳把恒星计数工作扩展到南半天，并绘制了全天星图。1901年，卡普坦用统计视差的方法测定恒星的平均距离，求得银河系的直径为8千秒差距，厚2千秒差距，太阳居中，中心的恒星密集，边缘稀疏。1918年，沙普利提出了太阳不在中心的银河系透镜形模型，这项工作是建立在对造父变星的周光关系的研究的基础上，已得到天文界的公认。但沙普利也未考虑星际消光效应，把银河系估计过大。1930年，这一偏差被特朗普勒纠正。 射电天文学诞生后，利用中性氢21厘米谱线勾画出银河系旋涡结构，并发现太阳附近有三条旋臂。用射电天文方法观测OH、CH、CN等多种星际分子，丰富了银河系的整体结构。 按大爆炸宇宙学假说，银河系是由1010年前的大爆炸出现的引力不稳定而逐步形成的。近年还从恒星的形成和演化、元素丰度的变迁、银核的活动及其在演化中的地位等角度去探讨银河系的整体演化过程。在60年代，林家翘等人提出的密度波理论，较好地说明了银河系旋涡结构的维持机制。 新星，爆发变星的一种，又称新见星、暂星、客星。新星不 是新产生的星，只是这种星在爆发前比较暗，只在爆发后一段 时期内才能看见，故名新星。新星光度增加阶段所经时间不长， 其光度却会突然增加到原来的几万、几十万甚至几百万倍，然 后又逐渐衰减，缓慢地恢复到原来的亮度。这是恒星演化比较 晚期阶段所发生的小规模爆发现象。按光度下降速度，可分为 快新星、慢新星、非常慢新星三类。不止一次爆发的新星称为 再发新星，爆发规模和光度增亮比新星更大的称为超新星。一 般新星回复到爆发前的亮度要经历1年甚至10多年的时间。新 6 星的光谱随光变发生阶段性的变化，从光谱可得知爆发时以每秒100—5000公里的速度抛射物质。新星在银河系中已发现的约200多个。中国古代有极丰富的新星观测记录，经考证约有,,个。第一颗用光谱观测研究的新星是北冕座,星(1866)，第一颗用照相方法研究的是御夫座,星(1891)，武 仙 座,,星(1934)的光学观测资料最为完整。据估计银河系每年出现30—50颗新星 。 超新星，爆发变星的一种，又称灾变变星。爆发时，其亮度增加比新星强得多，光变幅度超过17个星等，即增亮千万倍至上亿倍。这是恒星世界中已知的最激烈的爆发现象。超新星爆发是恒星“死亡”的一种形式。爆发结果使恒星或是物质完全抛散，成为星云遗迹，结束了恒星演化史;或是抛射掉大部分质量，遗留下的部分物质，坍缩为白矮星、中子星或黑洞，从而进入了恒星演化的晚期和终了阶段。超新星爆发后形成强射电源、γ射线源和宇宙线源。超新星是罕见的一种天象。有历史记载以来，在银河系中观测到的超新星有5颗，且都是在望远镜发明以前用肉眼发现的。其中4颗是:1006年豺狼座新星、1054年中国记载的金牛座超新星(称“中国新星”，气体状，极大星等为-5等)、1572年第谷发现的仙后座超新星(又称“第谷新星”，极大星等-4等)、1604年开普勒发现的蛇夫座超新星(称开普勒超新星，极大星等-2.5等)。中国历史文献中有丰富的超新星爆发记录，已得到确切证认的有公元185年、1006年、1054年、1181年、1572年、1604年和1670年发现的。河外星系中的超新星于1885年在仙女座星云里首次发现，至本世纪80年代初，已发现500多颗。关于超新星爆发机制的假设和理论有许多种，其中较为公认的是大质量恒星晚期演化阶段的核爆炸理论。超新星用符号,,表示。 白矮星，一类低光度、高温度、高密度的简 并态恒星。根据对200多颗双星中的白矮星的实测 数据推算，其半径接近于行星，质量约为同光度主 序星质量的1(5倍。典型的白矮星是天狼星的伴星。 目前的理论研究认为，白矮星是恒星演化的几种归 宿之一:当恒星经过红巨星阶段发生大量质量损失 后，剩下的质量着小于1(44个太阳质量，这颗恒 星便穿过主星序而演化成白矮星。有人认为白矮星 的前身可能是行星状星云的中心星，它的核能源已 基本耗尽，整个星体开始慢慢冷却、晶化直至最后 “死亡”。根据统计资料估算，白矮星的总数约占全 天恒星总数的3%，理论推算认为应占10%左右。 白矮星具有很强的表面引力。 中子星，主要由简并中子组成的致密星。1967 年，英国射电天文学家休伊什和贝尔等发现了脉冲星。不久，就确认脉冲星是快速自转的、有强磁场的中子星。中子星外层为固体外壳，厚约1公里，密度约为1011,1014克,厘米3，由各种原子核组成的点阵结构和简并的自由电子气所组成。外壳内是一层主要由中子组成的流体，密度约从1014到1015克,厘米3，在这层中还有少量的质子、电子和介子。中子星半径的典型值约为10公里。1974年李政道等提出反常核态理论，中国的一些天体物理工作者把这一理论应用于天体研究，得出的结果是;?有可能存在稳定的反常中子星，它们可能是晚期恒星的一个新的类型或新的阶段;?致密量可能有第三个质量极限，即反常中子星的极大质量，约为3(2太阳质量。 黑洞，广义相对论所预言的一种特殊天体。它的基本特征是具有一个封闭的视界。视界就是黑洞的边界。外来的物质和辐射可以进入视界以内，而机界内的任何物质都不能跑到外面。物质只能进入黑洞而不能跑出黑洞。面积不减定理，类似于热力学中的孤立系熵不减原理。 7 8