天文學家如何算出日食的準確時間的?

時間 2021-06-07 09:00:32

1樓:顧一航

這還用問嗎?當然是用電腦算啊~

不過本著「土法科普」的原則還是說下。

有乙個天文術語叫做「沙羅週期」。

沙羅週期是日食和月食的週期,是指月球在它的軌道盤上執行一周(以便月球交點沿著軌道公轉一周)所需的時間——18年零10天。

這個「Nordical」週期幾乎跟沙羅週期期間的乙個太陰月(223 x 29.53 天= 6,585.19 天)的整數相等。

因為沙羅週期的真正長度是6585.32天,因此你必須等三個沙羅週期,才能在地球上的相同地點看到日食再次發生。

世界各地在沙羅週期中的連續食,有三分之一的是通過這種方式發生的,在3個沙羅週期後,即54年零33天後,日食幾乎又在相同的地理位置出現。

12個不同的主要沙羅日食(Grand Saros eclipse)現在正在發生,其中乙個的食分別發生在2023年、2023年、2023年、2023年和2023年,每一次食的持續時間都在7.5分鐘內。

沙羅週期是日食和月食的週期,是指月球在它的軌道盤上執行一周(以便月球交點沿著軌道公轉一周)所需的時間——18年零10天。

乙個沙羅週期是6585 + 1/3 天(相當於18年11.3日或18年10.3日----如果有5個閏年),這是古巴比倫人對日食的觀測後發現的其週期性。

「沙羅」是重複的意思,為18年零11天多一點。

即6585.32天。

對全地球而言,一年內最多發生3次,有時1次也不發生,日食每年最多可發生5次,最少也要發生2次。

發生在降交點附近的月食,屬於奇數列的沙羅序列。這種序列的第乙個月食發生時,月球穿越地影的南緣,然後在每一次的沙羅週期中逐漸北移。

這是由於日食帶的範圍小,地球上只有區域性地區可見;對於某一確定地點而言,平均每3年左右才可以看到一次日偏食,300多年才可以看到一次日全食。

而月食一旦發生,處於夜晚的半個地球上的人都可以看到,對某一地區平均而言,看到月食的機會是發生月食次數的一半,因此人們看到月食的機會比日食多。

「沙羅」一詞在拉丁語裡就是重複的意思,每個沙羅週期平均約有71次交食,包括日食43次,月食28次。有了沙羅週期,我們就可以預報月食了。

例如2023年7月11日,發生了一次月全食,掩食帶穿過拉丁美洲及太平洋地區。人們往前推18年零11天,2023年6月30日一定也發生了一次日食,那次日全食的掩食帶橫穿了非洲大陸。

如果往後推乙個沙羅週期的時間,人們就能算出2023年7月22日也將發生一次日食,這就是即將發生在中國長江流域的日全食。

不過,用沙羅週期預言日食的"有效期"是有限的,比如2023年發生日全食,我們可以預言,前後五六百年的時間裡,每隔18.032年,就會有一次日食發生,但更長時間的就無效了。

2023年荷蘭天文學家G. Van den Bergh在他的《日月食的週期性與變化規律》中將這樣以沙羅週期為間隔的連續發生的日食或月食歸為同一系列,稱為為沙羅食系(Saros series)。每個沙羅食系有開始和結束。

其實從沙羅週期的定義中可以看到, 242個交點月與223個朔望月其實並不完全相等,而是相差約0.032天,就是這個小小的差值,使得每過乙個沙羅週期,月亮的位置離交點向東偏離0.5度,日、月、地的位置在悄悄地發生變化。

當差別越來越大,超過一定的範圍,月球的陰影不會落在地球上,日食也就不再發生了。每個沙羅食系都是從南極或者北極附近的一次日偏食開始,逐步發展為日全食,然後再相對的一極重新退化為日偏食,並最終結束。由於地球和月球的公轉軌道都是橢圓,因此沙羅食系的確切持續時間和日食次數是不固定的,乙個食系大約持續2023年到2023年,包括69次到87次日食,其中40到60次中心食(全食或環食)。

2023年和2023年日全食所屬的沙羅食系被Van den Bergh編號為136號沙羅食系,包括71次日食,其中44次全食。這一食系從2023年6月14南極海岸的一次日偏食開始,逐步在18世紀"成長"為日全食,2023年6月20日是它的高潮,這天的日全食最長時間達到了7分鐘零8秒。

最後一次全食將於2023年12月12日發生,最後一次日偏食則出現於2023年7月30日。這個食系持續2023年,以產生長時間的日全食而著稱,即使最後一次日全食(2023年)也長達3分鐘30秒。

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