日月食

基礎知識

• 日食種類

  • 日食一定發生在朔且太陽、月亮位於黃白交點的時候。共分為日全食、日環食、日偏食、日全環食四種。
  • 若日出時發生日食，稱為日出帶食；若日落時日食未結束，稱為日沒帶食。

• 月地關係與食相
  • 日全食：月球位於遠日點。
    • 若地球位於遠日點，全食帶約200km
    • 若地球位於近日點，全食帶約100km。
  • 日環食：月球位於近日點。
  • 全環食
    • 發生在地球表面與本影尖端非常接近，或月球與地球表面的距離和月本影的長度很接近的情形下。
    • 此時在食帶兩端影錐只有偽本影到達地球，所看到的是日環食。因此全環食發生時，會先後出現環食→全食→環食。
• 日食階段
  由於月球由西向東公轉，因此必定是由太陽的西側開始日食。共可分為初虧、食既、食甚、生光、復圓五階段（偏食沒有食既與生光）。
  
• 持續時間
  • 日全食
    • 最長時限7分32秒
    • 要素：北半球夏天(遠日點使太陽視直徑↓)、月球位於近地點(使月亮視直徑↑)、離赤道越近越好(使本影相對地面移動速度降低)。
  • 日環食
    • 最長時限12分30秒
    • 要素：北半球冬天、月球位於遠地點、離赤道越近越好。
• 日食時天氣變化
  • 初虧後一段時間溫度逐步下降，食甚後逐步恢復
  • 平均風速、風向也會變化：海陸風／山谷風主要由太陽加熱造成

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• 月食種類
  • 分為月全食、月偏食、半影月食三種。
  • 當月球進入地球的半影區時稱為半影月食，此時月球表面亮度變化不明顯，不易觀察。

• 月食階段
  • 可分為半影食始、初虧、食既、食甚、生光、復圓、半影食終七個階段。
    
• 血月
  由於地球大氣會將短波長的光散射，長波長的光則折射進入地球半影區內，月球再反射偏紅的光，因此月全食月表呈現紅銅色。
• 地球月食，月球觀察者會看到？
  • 月全食：月球看到日全食
  • 月偏食：月球部分日全食，部分日偏食
  • 半影全食：月球看到日偏食
  • 半影偏食：月球部分日偏食，部分無日食

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考古題相關

• 食季(eclipse season)　110全國名詞解釋

  • 太陽行經交點前後可能發生日月食的期間稱為食季。
  • 以太陽在黃道上每日約移動
    $1^o$計算，日食食季長度為36天（交點前後18度）。由於朔望月為29.53天，因此一個食季必定發生一次日食，最多兩次。
  • 月食的食季為24天（交點前後12度），因此一個食季中不一定會發生月食。
    

• 食年(eclipse year)

  • 太陽連續兩次經過升(降)交點的間隔為食年，由於交點位置每年向西逆行約19度，因此食年長度346.62天，比回歸年短18.6天，因此一個回歸年中可能會多一個日食或月食食季。。
  • 一個食年中有兩次日食食季與兩次月食食季。日食相對月食容易發生，但只有極小的區域能見到日全食或環食。
  • 月球的平均角直徑比太陽小，因此日環食比日全食容易發生。

• 沙羅周期

  • 食的周期，長度為18年11天又18小時。
  • 沙羅周期可以用來預測日月食。每經過一個沙羅周期，太陽、地球、月球回到相似的對應位置上，發生幾乎相同的食。
  • 沙羅周期和月球軌道的交點月、近點月、朔望月三種周期有關。
    • 交點月：月球穿越黃道面上同一交點的周期，長度27.21天。
    • 近點月：地球和月亮出現相同距離的周期，長度27.55天。
    • 朔望月：決定月相變化的周期，長度29.53天。
  • 沙羅周期約為223個朔望月、242個交點月、239個近點月，也相當於朔望月與地球交點年的最小公倍數6585.32天，同一個對應位置發生的食會延後8小時，因此日食區域會西移
    ${120}^o$。
  • 由於沙羅周期18.031年與月球的進動周期18.60年有落差，因此即使幾何關係相同，月球位置仍然不同。
  • 每一個沙羅周期雖然相似，但太陽與月球的位置仍會落差
    ${0.5}^o$左右，直到一個地方再也不出現相同的沙羅周期為止，大約可以持續1200-1500年，稱為沙羅序列。

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參考資料

• 日月食
• 沙羅周期

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