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    千万别错过!周六凌晨 一起来看加长版月全食

    科学点滴·2018-07-26 11:19:34 来源:科技日报

    原标题:周六凌晨,一起来看加长版月全食


    7月底又有天文大戏上演——月全食。


    这次月全食将出现在北京时间7月28日凌晨,不管你在中国什么地方,都将有机会目睹。如果以前没有认真欣赏过月全食,或者没看够,这次千万别错过。


    因为,据报道这次月食的全食阶段长达1小时44分钟,可能是本世纪持续时间最长的月全食。


    千万别错过!周六凌晨 一起来看加长版月全食


    可观赏红月亮近两小时


    据测算,此次月全食于28日2时24分发生初亏,6时19分复圆。其间约1小时44分钟,月球完全处在地球阴影中。为什么持续时间这么久?月全食的时间又是由什么决定的?


    我们知道,地球绕着太阳公转,月球又绕着地球公转。发生月食的条件是,地球处于月球和太阳中间,挡住了太阳光。月全食持续的时间长短和太阳、地球、月球三者的位置关系密切相关。


    中科院国家天文台研究员平劲松介绍,这次月全食的时间比较长,与月球恰巧位于远地点,与地球的距离比较远有关。


    “根据开普勒第三定律,行星沿椭圆轨道绕主星体运转,它在单位时间扫过的面积相等,由于月球位于远地点时,是绕地球公转速度最慢的时候,因此穿过地球阴影的时间就长。”平劲松说。


    解释月全食持续时间,地月距离是最老生常谈的原因。但是这只是其中一个因素。


    平劲松介绍,还有一个重要的因素是日地距离。现在夏至刚过去一个月,夏至是一年当中日地距离最远的时候。同样根据开普勒第三定律,这也是一年当中地球绕太阳公转速度比较慢的时候。


    也就是说,在太阳、地球、月球正好运行到一条直线上时,地球运转速度比较慢,其阴影遮挡月亮的时间比较长,这也会使月全食的时间加长。


    两个因素叠加起来,就形成了本世纪持续时间最长的月全食。这两个因素的叠加可并非易事。未来几十年内可能还会发生很多次月全食。但月全食出现时,月球并不位于远地点,或者地球并不位于远日点,月全食时间都会相对缩短。所以这时长1小时40多分钟的月全食真可谓大大的巧合。


    假如你曾看过月全食,也许曾留意,月全食出现时,月亮表面会变得红通通的。正因如此月全食又被称为“血月”。


    平劲松解释说,发生月全食时,月球处于地球的影子里,按说在地球上用肉眼看不到月球。但是地球的大气相当于一个球状透镜,一部分日光通过这个球状透镜发生了折射,照到了月球上。


    而且,在太阳光穿过地球大气的过程中,除了红光之外,其他波长较短的光大多被大气层散射向四面八方。波长比较长的红光照到月亮上面,月亮又把红光反射到地球上。所以发生月全食时,地球上的人们看到的月亮红通通的。


    前后都有日食“奉陪”


    这次月全食的有趣之处还在于,它位于两次日食中间。7月13日发生了一次日偏食,28日凌晨发生月全食,等到8月11日又会出现一次日偏食。


    不到一个月内,三场天文好戏连连看,背后又有什么奥妙?


    “这也是一种巧合,只是按照太阳、地球、月球的运动规律,碰巧在这段时间出现了这种现象。”平劲松说。


    这个巧合细究起来,也是一件很有意思的事。这还得从太阳、地球、月球之间的关系说起。


    “以地球为参照物,太阳绕地球运动的轨道被称为黄道,周期为一年。月球绕地球运动的轨道被称为白道,周期为一个月。这两个平面并不重合,中间存在大概5°9′的夹角。”北京天文馆馆长朱进介绍。


    出现日食的条件是,太阳、月球和地球在一条直线上,月球挡住了太阳的光线。出现月食的条件是,太阳、地球、月球在一条直线上,地球挡住了太阳的光线。所以日食发生在新月时,月食则发生在满月时。


    “但黄道和白道并不重合,所以虽然新月和满月频繁出现,太阳、地球、月球的位置并不总能构成一条直线,所以未必会出现日食或月食。”朱进说,只有太阳位于黄道和白道的交点附近,同时又出现新月或满月时,才会出现日食或月食。


    朱进介绍,这次出现两次日食“夹”一次月全食的情况,巧就巧在,太阳最近运行到了黄道和白道的交点附近,月球也正往交点方向运行,而且出现新月,因此发生了日食。半个月后,月球运行到交点附近,赶上满月,又出现了月全食。再过半个月,月球又变成了新月,太阳仍在交点附近,月球距离交点也不远,所以还会出现一次日食。


    日食和月食,到底哪个更常出现?平劲松介绍,根据地球和月球运行规律,大约每18.6年日月食的发生规律就会大致重复一次。在每个周期里,日食发生的概率高于月食约40%——日食每年约发生2.1次,月食每年约发生1.5次。


    “但由于日食发生时,在地球上的阴影区范围窄小,从同一个地区日食、月食的可见情况以及日食、月食在地球上可见区域面积考虑,月食的可见概率还是高于日食的。”平劲松说。


    天文观测的宝贵窗口


    随着人类科学的进步,月全食有了科学的解释,不再被看作“天狗吃月亮”或不祥之兆。其实,作为一种比较独特的天象,月全食是科学家进行天文观测的宝贵窗口。


    平劲松介绍,历史上对月全食的观测,让人类认识到地球是圆的,也支持了日心说取代地心说。自从有了牛顿定律和开普勒定律来演算地球轨道、月球轨道之后,天文学家又开始利用月全食来观测月球对其他恒星的遮掩现象。


    这种观测有几个作用。


    一个是由于恒星的位置相对已知,通过对月全食进行观测,即使没有探测器飞到月球上去,也能够精确测量月球形状和边缘的形貌。反过来,在精确测量月球的形状之后,依据地月运动规律,在发生恒星遮掩月球现象时,可以通过观测来推测暗弱恒星的空间位置。


    此外,在发生月全食时,还可以通过月球探测器来探测月全食导致的月球空间环境的变化。因为这种时候,太阳风会突然被地球遮挡,月球表面的电离效应会发生很大变化。


    说到月球探测器,月全食也会对它们产生一些影响。


    平劲松介绍,月球探测器一般以太阳能作为能量来源,一旦发生月全食,就相当于暂时“断粮”,失去了能量来源。而且,没有了光照,探测器会处于极端低温环境,反过来又需要耗费大量电能。所以对它来说,确实是比较难熬的时光。


    所以月球探测器在设计过程中一般也会考虑到月全食的影响。假如真的碰上了月全食,一个帮助月球探测器“熬”过来的有效办法就是关闭其他高耗能工作任务,使剩余的能量能够维持其基本运转,且不被冻坏。


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