天文學家釋疑4月4日發生的百年罕見月全食

據中國科學院紫金山天文台預報，今年4月4日全球將迎來月全食，中國境內大部可見。這次月全食，在亞洲(除西部)、北冰洋部分區域、印度洋東部、大洋洲、太平洋、北美洲西部、南美洲西部、南極洲大部可以看到。

質疑：

4月4日月全食有何不同?月全食發生是否有規律?發生的時間、可見地點又是如何計算的呢?

釋疑：

「此次月全食與以往相比最大的不同點在於全食期的時間短，只有12分鐘。時間如此之短是百年內罕見的。」中國科學院紫金山天文台科普部主任張暘在接受《中國科學報》記者採訪時表示。月全食似乎已經不是一個新話題，但這次全食的時間之短，在歷史上次數並不多。

據介紹，當太陽光照射在地球上時，在地球的背面會拖著一個地球陰影，如果月球運行時部分或全部進入地球的陰影，此時發生的天象就是月偏食或月全食。發生月食時，地球的空間位置是在太陽和月球之間，三天體恰好或幾乎成一條直線，月食總發生在農曆十五左右(望日)。

「每次發生月全食的時候，月亮經過地影的路徑並不相同，有時候離地影中心很近，帶來很長時間的全食;而有時月亮的路徑會貼近地影邊緣，這樣就會帶來很短的全食，例如本次月全食就是這樣。」張暘介紹。月全食發生的時候，從月球剛剛進入地影的半影，到它從半影的另一端完全出來，往往要持續長達幾個小時的時間。這個過程可以大致分為七個節點(食相)，其間的不同時期有著不同的景象。

中國科學院紫金山天文台工作人員向記者介紹，由於月球繞著地球的轉動方向是自西向東，並且轉動的角速度快於地球相對於太陽公轉的角速度，因此月全食發生時，月球總是從地影偏西側開始進入半影，與半影外切的時刻，就叫做「半影食始」，這是整場月全食的開始。接下來月球將迎來剛剛進入本影的時刻，稱為「初虧」，這時候月球與本影外切，月偏食開始。之後月球整體進入本影，與本影內切，這個時刻稱為「食既」，全食階段由此開始。再往後，月球將進入到本影最深處，月球中心與本影中心的距離達到最小值，這是月全食最為高潮的時刻，稱為「食甚」。之後的過程與前面類似但相反，分別稱為「生光」、「復圓」、「半影食終」。

「月全食最具觀賞性的時段是從食既到生光之間的全食時期，這時候月亮整體處於地影的本影之中，但並非不可見，而是呈現暗淡的微紅色，這是由於地球表面濃厚的大氣將一部分波長較長的太陽光(偏紅色)折射到月亮上，從而使月亮變成暗紅色。」張暘說。此時月亮的整體亮度很低，原本淹沒在其周圍的星光，此時紛紛呈現出來，形成眾星捧月的壯麗景象，極具觀賞性。

那麼月食的發生是否有規律?

「因為月亮繞地球的運動和地球繞太陽的運動是有規律的，因此月食的發生也會有一定的規律。」中國科學院紫金山天文台副研究員、歷算專家成灼告訴記者。最著名的周期就是沙羅周期，即223個朔望月(月面盈虧變化周期)長度，也正好大致等於19個食年(太陽從黃白交點起運行再回到這個交點的周期)、242個交點月(月亮從黃白交點起運行再回到這個交點的周期)。經過一個沙羅周期，太陽、地球、月亮這三個天體的相對位置大致回復到一個周期以前的情況，所以月食的情況與前一周期相仿，但不會完全一樣，因此不能代替月食的精確預報，月食的精確預報是在太陽、地球、月亮的高精度位置預報的基礎上根據月食理論計算出來，例如是否會發生月全食，需要根據計算判斷月亮是否能完全進入地球本影。

「月全食並不是每年都能發生的，大概兩年輪空，如2012、2013年沒有，2014、2015年有，2016、2017年沒有，2018、2019年有。」成灼說，日月食的預報已比較成熟，國內外都有刊登幾千年日月食發生時間和類別的日月食典，準確詳細預報則刊登在每年的天文年曆上。

月全食出現的各個食相時刻、可見地點又如何計算的呢?

「月食發生的時刻在太陽、地球、月亮的高精度位置預報的基礎上根據月食理論計算出來。」成灼說，舉例來說，計算初虧的時刻，我們只要計算出地球本影的半徑，月亮半徑，月亮中心與地影中心的距離，那麼滿足月亮中心與地影中心距離等於地球本影半徑加上月亮半徑的時刻就是初虧時刻。

成灼告訴記者，天文年曆上各食相的時刻一般會刊出力學時和北京時間兩種時間，力學時是根據力學理論計算天體位置所用的時間引數，是均勻的時間。北京時間是根據世界時以及北京時間對應的地理經度(東經120度)獲得，而世界時是以地球的自轉來定義的時間系統，由於地球自轉的不均勻性，和力學時之間有偏差，兩者之間改正值的預推值可以從IERS(國際地球自轉和參考系服務)網站獲得。

通常在月食的預報圖中，除了力學時與北京時間之外，示意圖中還會出現「方位角」和「月亮在天頂地點」等相關術語。

「方位角即月食發生時月面與地影的切點在月面上的位置，以角度度量，自月面北點向東起算。」成灼說。「月亮在天頂的地點即該食相時刻月亮正位於天頂的地面地點，簡單地說，就是月亮和地心的連線，在地球表面的交點。地球上以該點為中心的半球區域內都可以看到此時的月亮，即可以看到該食相。」

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