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关于日全食的作文:日食的周期

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关于日全食的作文:日食的周期优秀作文,
  尽管日全食出现在各种媒体上的(de)频率并不(bù)比某些明星的(de)曝光率低,但对生活在某一固定地(de)点的(de)我(wǒ)们而言,要想一睹它(tā)的(de)风采,无疑比见到那些明星困难得(de)多,因为即便在全球范围内看,日全食每年最多也只上演一两次,而且那动人心魄的(de)精彩“演出”总是转瞬即逝,短暂得(de)令人扼腕。

  不(bù)过,日全食虽然看上去似乎难以捉摸,但由于地(de)球绕太阳和(hé)月亮绕地(de)球的(de)公转运动都有一定的(de)规律,因此日食和(hé)月食的(de)发生必然也具有规律性,日全食当然不(bù)会例外。早在5000多年前,我(wǒ)们的(de)先辈就发现了日月食的(de)某些规律。如果我(wǒ)们仔细查看本杂志附录中的(de)日食表,就会发现日食的(de)发生也是有周期的(de),其中最著名的(de)就是“沙罗周期”。

  沙罗周期

  古代的(de)巴比伦人根据对日食的(de)长期观测,发现日食的(de)发生有一个223个朔望月的(de)周期。这个223个朔望月(相当于18年11.3日或18年10.3日(如果有5个闰年))的(de)周期被称为“沙罗周期”,“沙罗”(Salo)一词在拉丁语里就是重复的(de)意思。在这段时间内,太阳、月亮和(hé)黄白交点的(de)相对位置在经常改变着,而经过一个沙罗周期之后,太阳、月亮、地(de)球的(de)相对位置又回复到和(hé)原来几乎相同的(de)位置上,因此地(de)球上就会看到和(hé)上次相类似的(de)日、月食。注意,沙罗周期并不(bù)是指两次日食之间的(de)平均时间间隔,而是发生两次“类似”的(de)日食的(de)时间间隔,例如2002年12月4日大西洋、非洲南部、印度洋、澳洲等部分地(de)区发生了一次日全食,全食持续时间是2分3秒,一个沙罗周期后(2020年12月15日),太平洋、南美洲南部、大西洋等地(de)的(de)部分地(de)区发生日全食,持续时间为2分9秒,与上次几乎相同。而从2002年12月至2020年12月这段时间内,还会发生11次日全食,但是它(tā)们与这两次不(bù)属于一个沙罗周期。平均而言,每个沙罗周期内发生大约71次日、月食,包括日食43次(全食、环食、全环食),月食28次。

  沙罗周期之所以会存在,其根本原因是地(de)球绕太阳、月亮绕地(de)球的(de)运动具有一定的(de)规律性。在深入理解沙罗周期之前,让我(wǒ)们先来熟悉几个天文学上的(de)基本概念。

  黄道与白道我(wǒ)们知道,月亮在围绕地(de)球运动(轨道是个椭圆),周期为一个月;地(de)球同时又在围绕太阳运动(轨道也是个椭圆),周期为一年。天文学上把月亮的(de)绕地(de)球运动轨道面称为“白道”,把地(de)球绕太阳运动的(de)轨道面称为“黄道”。白道与黄道并不(bù)在同一个平面上,它(tā)们之间存在一个交角,平均为5°09′。我(wǒ)们站在地(de)球上观测,总是以自己为中心,因此在我(wǒ)们看来,黄道也就是太阳一年内在天空中走过的(de)轨迹,白道则是月亮一个月内在天空中走过的(de)轨迹。以地(de)球为天球的(de)中心,黄道与白道其实就是天球上的(de)两个大圆,它(tā)们有两个交点,称为“黄白交点”。只有当太阳、月亮都运行到黄白交点的(de)附近时,才有可能发生遮挡,形成日食或月食。

  望和(hé)朔“朔”就是月亮位于地(de)球和(hé)太阳之间(不(bù)一定在同一条直线上)的(de)时刻,通常发生于农历的(de)十五;“望”就是地(de)球位于太阳和(hé)月亮之间的(de)时刻(不(bù)一定在同一条直线上),通常发生于农历的(de)初一。

  朔望月月相变化的(de)周期,也就是从朔到朔或从望到望的(de)时间,叫做朔望月。朔望月的(de)长度并不(bù)是固定的(de),有时长达29天19小时多,有时仅为29天6小时多,它(tā)的(de)平均长度为29.530588天。

  交点月交点月是指月球在天球上连续两次经过同一黄白交点的(de)时间间隔。其平均长度为27.21222日。它(tā)对于日月食周期推算有重要意义。

  交点年太阳从一个黄白交点经过到回到这个交点所需的(de)时间,称为交点年,其长度为346.62003天。由于黄白交点每月沿着黄道向西退行移约1.6°,所以交点年短于我(wǒ)们平时所说的(de)公历年(即365天)。

  现在,我(wǒ)们来看日食发生的(de)条件:日食只可能在朔日发生,而且太阳、月亮必须差不(bù)多位于一条直线上,换句话说,发生日食时,太阳、月亮都必须位于黄白交点附近。如果某天发生了日食,那天必定是朔日(正月初一左右),并且太阳、月亮都位于黄白交点附近,例如2008年8月1日将发生日全食,那天正是农历初一,黄白交点在巨蟹座,而且太阳、月亮也在巨蟹座。

  假设再过n天后,太阳、月亮又运行到了几乎与此完全相同的(de)位置(即黄白交点、月亮、太阳又都回到巨蟹座),那么在地(de)球上看来必将发生与此类似的(de)日食。显然,这个n天应该是交点月、交点年、朔望月的(de)长度的(de)公倍数,经过计算可以发现223个朔望月的(de)长度与242个交点月、19个交点年的(de)长度几乎相等:

  223个朔望月=223×29.530588天=6585.3211天

  242个交点月=242×27.21222天=6585.3572天

  19个交点年=19×346.62003天=6585.7806天

  也就是说,n的(de)最小值是6585.3211天左右,其实就是一个沙罗周期。这就是为什么会存在沙罗周期的(de)缘由,现在我(wǒ)们不(bù)难理解为什么每经历一个沙罗周期,就会发生类似的(de)日食(或月食)了,不(bù)过需要注意的(de)是,这两次日食的(de)见食地(de)点并不(bù)相同:2008年8月1日的(de)日全食(持续时间2分27秒)发生在加拿大、北冰洋、俄罗斯和(hé)中国西北部;2026年8月13日的(de)全食(持续时间为2分18秒),见食地(de)点变成了北冰洋、格陵兰、大西洋、欧洲极西部地(de)区,这又是什么缘故呢?

  沙罗周期后话

  相隔一个沙罗周期的(de)两次日食,不(bù)仅见食地(de)点并不(bù)相同,而且日食类型也不(bù)一定一样。这有两方面的(de)原因。

  其一,223个朔望月(6585.3211天)和(hé)19个交点年(即食年,6585.7806天)的(de)长度并不(bù)完全相等,而是相差了0.4605天。因此第二次日食发生时,太阳在黄道上的(de)位置和(hé)第一次并不(bù)相同,0.4605的(de)时间里它(tā)大约运动了28′(记得(de)太阳在黄道上自西向东运动,每年运行一周),也就是说此时的(de)太阳比第一次日食时偏西28′,结果导致月影扫在地(de)球上的(de)位置和(hé)第一次相比也有了变化,将向北或向南移动(取决于第一次日食发生在两个黄白交点的(de)哪一点)。每经历一个沙罗周期,太阳就偏西27.2′,同时月影就向南或向北退行一些。直至太阳超出食限、月影离开地(de)球,这个周期性的(de)系列日食(称为一个沙罗食系)就结束了,之后即使再过一个沙罗周期也不(bù)会有类似的(de)日食发生了。目前共有12个不(bù)同的(de)沙罗食系同时进行着,2009年将在我(wǒ)国境内上演的(de)全食时间大约为7.5分钟的(de)日食,就属于其中一个食系,分别曾在1937、1955、1973、1991出现过。而2008年8月1日的(de)日食,属于另一个不(bù)同的(de)沙罗食系,曾在1954、1972、1990年出现过。当然它(tā)们的(de)见食地(de)点都已不(bù)同了。

  其二,每过一个沙罗周期,日食的(de)见食地(de)点除了上述的(de)南北移动之外,还有东西方向(即经度)的(de)移动。这是因为一个沙罗周期的(de)223个朔望月是6585.3211天,不(bù)是整数。举例来说,假设有一次甲地(de)发生了日食,经过一个沙罗周期之后,将发生类似的(de)日食,但是此时地(de)球转动了6585.3211圈,这次的(de)见食地(de)点就不(bù)再是甲地(de),而是与它(tā)相距0.3211个地(de)球周长而且位置偏西的(de)乙地(de)(因为地(de)球自转方向是自西向东),易于算出乙地(de)的(de)经度要比甲地(de)偏西120度左右。再过一个沙罗周期,见食地(de)又将西移120度。所以甲地(de)要想再次看到类似的(de)日食(也就是这个沙罗食系内的(de)日食),至少需在三个沙罗周期之后(54年34天)。但是由于月影在每个沙罗周期还有南北移动,三个沙罗周期后日食时的(de)相对位置事实上不(bù)会返回甲地(de),必须经过300~400年左右,甲地(de)才能再次看到日食。


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