一個人一生中能見到多少次日全食?要回答這個問題,我們不妨一起演算一下。
一、日食和月食的“季節(jié)”
日、月食的發(fā)生必須是新月和滿月出現(xiàn)在黃白交點的一定界限之內(nèi),這個界限就叫做“食限”。計算表明,對日食而言,如果新月在黃道和白道的交點附近18度左右的范圍內(nèi),就可能發(fā)生日食;如果新月在黃道和白道的交點附近16度左右的范圍內(nèi),則一定有日食發(fā)生。
對月食而言,如果望月在黃道和白點的交點附近12度左右的范圍內(nèi),就可能發(fā)生月食;如果望月在黃道和白道的交點附近10度左右的范圍內(nèi),則一定有月食發(fā)生。
由于黃道和白道的交點有兩個,這兩個交點相距180度,所以一年之中有兩段時間可能發(fā)生日食和月食,這兩段時間都稱為“食季”,它們相距半年。
太陽每天在黃道上向東移動約1度,由于日食的食限為18度左右的范圍,太陽從黃道和白道交點以西的18度運行到黃道和自道交點以東的18度,大約需要36天,也就是說日食的每一個食季為36天。對于月食而言,它的食限為12度左右,因此月食的每一個食季就只有24天。
二、一年之中有幾次?
日食的一個食季是36天,這個天數(shù)比一個朔望月的平均長度29.53還要長。因此在一個日食的食季內(nèi)必定會發(fā)生一次日食,也可能發(fā)生兩次日食。一年之中有兩個日食食季,所以在一年之內(nèi)至少有兩次日食發(fā)生,也可能有四次日食發(fā)生(如果每個食季中都包含兩個朔日的話)。
月食的一個食季為24天,這個天數(shù)比一個朔望月的平均大數(shù)29.53天還要短。因此在月食的一個食季內(nèi)可能包含一個望月,也可能沒有望月在內(nèi),也就是說,在這個食季內(nèi)可能有一次月食發(fā)生,也可能連一次月食也不會發(fā)生。一年之中月食的食季也是有兩個,所以在一年之中,可能有兩次月食發(fā)生,也可能連一次月食也不會發(fā)生。
一年之中,日、月食的次數(shù)最多時可以達到六次,即四次日食和兩次月食。但是實際上有時候一年之中的日、月食次數(shù)可以多達七次,即五次日食和兩次月食,或者是四次日食和三次月食。如1935年就曾發(fā)生過五次日食和兩次月食,將來的2160年也會是這樣;1917年和1982年就曾發(fā)生過四次日食和三次月食。那么,為什么一年之內(nèi)的日、月食會多達七次呢?
這是由于在太陽的引力作用下,黃道和白道的交點會不斷地沿著黃道從東向西移動,每年約移動20度,這個方向與太陽沿黃道運行的方向相反,因此太陽在黃道上連續(xù)兩次通過同一交點所經(jīng)歷的時間間隔(這個間隔叫“食年”)比一年(365.2422天)要短,只有346.62天,要約少19天。這樣就會產(chǎn)生兩種情況:一種情況是一年365.2422天之內(nèi),包含了兩個完整的食季和一個不完整的食季。比方說第一個食季開始1月初,那么經(jīng)過346.62天一個食年之后,第三個食季就會在同一年的12月中旬開始,在這種情況下就可能發(fā)生五次日食和兩次月食;另一種情況是一年365.2422天之內(nèi),包含了兩個不完整的食季(一個在年頭,一個在年尾)和一個完整的食季,在這種情況下就可能發(fā)生四次日食和三次月食。
綜上所述,我們可以把一年中日、月食所可能發(fā)生的次數(shù)歸納如下:
- 一年中日、月食最少有兩次,而且這兩次都是日食;
- 一年中可能一次月食都不會發(fā)生(如1980年);
- 一年中日、月食最多可以有七次:五次日食和兩次月食(例如1935年),或者是四次日食和三次月食(例如1917年和1982年)。
一般說來,最常見的情況是一年中有四次日、月食:兩次日食和兩次月食。
上面這些情況只是對全地球來說的。至于對地球的某個地點而言,一年內(nèi)能看到日、月食的機會就要少得多。
另外,從上面的數(shù)字來看,一年中日食發(fā)生的次數(shù)比月食發(fā)生的次數(shù)多,但實際上人們卻往往看到月食的次數(shù)比看到日食的次數(shù)多。這是由于月食發(fā)生時,背著太陽的那半個地球上的人都可以看到;而在日食發(fā)生時,月亮的影錐只掃過地球上一個狹窄的地帶,只有在這部分地區(qū)的人才能看到日食,尤其是日全食發(fā)生時,全食帶的范圍更小,寬度只不過二三百千米,因此只有很少的一部分人才能看到。平均起來,一個地方要二三百年才能看見一次日全食。因此有不少的人一生也沒有看到日全食是不足為奇的。例如1961年3月2日夜里發(fā)生的月食,在我國、整個亞洲以及歐洲地區(qū)都可以看到。而1968年9月22日發(fā)生的日全食,在我國只有新疆的部分地區(qū)可以看到全食,在北京只能看到日偏食,而在上海,什么也看不到。
三、一生能見到多少次日全食
盡管一年內(nèi)至少發(fā)生兩次日食,在人的一生中(以75年計算),地球上將會發(fā)生大約180次日食,其中中心食(日全食和日環(huán)食)大約有120次。但由于全食帶非常狹窄,我們看到日食的機會其實是非常難得的。典型的日全食帶長約9700千米、寬約160千米,所覆蓋的地表面積約為155萬平方千米,只占地球表面面積(51000萬平方千米)的1/305,根據(jù)統(tǒng)計日全食大約平均1.5年才出現(xiàn)一次,因此如果我們總是待在一處而不做任何旅行,大概要等450年才能看到一次日全食!所以我們也不難理解,為什么會有那么多日食觀測者每年都追隨著全食奇觀的步伐而四處奔波了。
2008年8月1日、2009年7月22日,我國境內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)兩次日全食,2010年1月15日、2012年5月21日,又將出現(xiàn)兩次日環(huán)食,如此高頻率的中心食在我國歷史上可謂幾百年不遇,尤其是2009年7月的全食,無論見食地點還是全食持續(xù)時間都對我國觀測者極為有利。在這里,衷心祝愿所有讀者都能親眼目睹日全食的壯麗豐姿。