Chapter5 地球和月球

第五章地球和月球日食和月食潮汐第十一节日食和月食日月食现象日月食的形成日月食过程日月食规律第十一节日食和月食日食和月食日食和月食是日月会合运动产生的，日、地、月三个天体相互遮掩的天文现象一、日月食和天体影锥日食是当月球运行到太阳和地球之间（朔），而且日、地、月三者恰好或几乎在一直线上时，月球挡住了太阳，在地球上处于月影区域的观察者，看不见或看不全太阳的现象。月食是当地球运行到与太阳相对的方向（望），而且日、地、月三者恰好或几乎在一直线时，月球进入地球的影子，在地球上处于夜半球地区的观察者，看不见或看不全月球的现象。EastChinaNormalUniversity影锥分类本影：在太阳照射下，地球和月球都在背太阳方向拖着一条很长的影子，它主要部分是一个以其顶端背向太阳的会聚圆锥，太阳光辉全被遮蔽。半影：在影区内，得到部分的太阳光辉。伪本影：在半影、本影的延伸部分，是一个与本影同轴而反向的发光圆锥，得到太阳边缘部分光辉。半影和伪本影的不同部分，明暗程度不同：愈接近本影，愈阴暗；离本影愈远，日轮被遮蔽程度愈远，愈明亮。EastChinaNormalUniversity本影长度：OC/OS=BO/DS，OC/OS=BO/(AS-BO)，OC=BO×OS/(AS-BO)图5-1天体的影锥地球和月球本影的长度地球本影（千米）月球本影（千米）月地距离（千米）最短1358900367000363000最长1404800379700405508平均1381900373300384400二、日月食种类日食种类日全食：月球本影笼罩的地面；日环食：月球伪本影笼罩的地面；日偏食：月球半影笼罩的地面。月食种类月全食，月球全部隐入地球本影；月偏食，月球部分进入地球本影；无月环食。EastChinaNormalUniversity日月食现象日食现象：月球将日轮遮掩的现象，亦即日轮的亏缺。月食现象：满月时月轮的亏缺现象日全食的描述日全食的描述阳光灿烂的白天，光焰无际的日轮突然被一团黑影逐渐蚕食、吞噬，当黑影把目轮完全挡住的时候，天空的亮度骤然下降一百万倍。原来的太阳位置，变成暗黑的月亮圆面。刹那间，夜幕降临，繁星点点，昏暗的大地上凉风习习，气温陡降，鸡犬惊叫着逃回自己的巢穴，有时空中的飞鸟也会失去自控而坠落到地上，这常常是日全食时发生的景象。贝利珠贝利珠月球表面高低不平的山峰遮挡太阳光线所致。有关传说有关日食传说多数地区的传说：妖怪吃掉太阳印第安人在日食发生时会向天发射带火焰的箭，意图是“再度点燃”太阳。公元前585年吕底亚人和米提亚人交战，决战当天战场上空突然发生日食，双方见状，马上宣布休战，重建太平盛世。忙于祭祀的古代官员日月食的形成地球和月球的影子日月食的形成及类型地球本影平均长度：1377000km月球本影平均长度：374500km成因区别地月的影子本影区：影子的主要部分。完全得不到太阳光线。半影区：本影周围的影区。可得到太阳的一部分光线。伪本影区：本影的延长。可得到太阳边缘的光线。本影半影半影伪本影本影长度日食的形成日全食日偏食日环食日食类型日全食：日偏食：日环食：日食的形成是由于月球的影子落在地球表面上，日食的类型取决于观测者位于月影的哪一部分。在月球半影中，太阳部分被月轮遮住在月球本影中，太阳全部被月轮遮住在月球伪本影中，太阳中心被月轮遮住日食带日食带月食的形成月食类型月全食月偏食月食类型月食的形成是由于月球进入地球本影，月食的类型取决于月球是否完全进入地球本影。月全食：月偏食：月球完全进入地球本影。月轮全部亏缺。月球部分进入地球本影。月轮只有部分亏缺。日月食成因区别日食的形成和月球的本影、半影、伪本影有关；月食的形成仅与地球本影有关。当地球上发生月全食时，在月球上会看到什么现象？当地球上发生月偏食时，在月球上会看到什么现象？日月食过程过程实质日全食过程月全食过程偏食过程日环食过程食分日月食过程实质日食过程月球自西向东赶超太阳的过程月食过程月球自西向东赶超地球本影的过程日食自太阳的西缘开始，东缘结束。月食自月轮的东缘开始，西缘结束。图5-2日全食的过程（一）此图在假定日、月没有周日运动条件下，表示同一地点所见的日全食过程。EastChinaNormalUniversity月球向东赶超太阳的运动，是在二者各自向西周日运动过程中发生的，具体情况又因纬度、季节和南北半球而不同。1.天赤道向南倾斜，天北极为仰极，可知是在北半球；2.天赤道与地平圈交角为当地余纬，故纬度为45N；3.太阳周日圈(赤纬)在天赤道以南，故北半球正值冬季；4.日、月正在向西方地平下落，可见时间接近傍晚。图5-3日全食的过程（二）EastChinaNormalUniversity图5-4月全食的过程（假定地球影锥在天球上的位置不动）EastChinaNormalUniversity日全食过程西东日月初亏：日食开始。月轮东缘与日轮西缘相外切。食既：日全食开始。月轮东缘与日轮东缘相内切。食甚：日月中心相距最为接近。生光：日全食结束。月轮西缘与日轮西缘相内切。复圆：日食结束。月轮西缘与日轮东缘相外切。月月月月回食分偏食——全食——偏食初亏食既生光复圆食甚西东日月月月月月月月日全食过程日全食过程演示西东月月全食过程西东初亏：月食开始。月轮东缘与本影西缘相外切。食既：月全食开始。月轮西缘与本影西缘相内切。食甚：月轮与地影截面中心相距最为接近生光：月全食结束。月轮东缘与本影东缘相内切。复圆：月食结束。月轮西缘与本影东缘相外切。地球本影回食分2004.5.5月全食地球本影西东偏食过程日偏食月偏食西东地球本影西东复圆食甚初亏回食分日偏食过程演示西东月月偏食过程演示西东地球本影日环食过程西东月初亏月月月月环食始食甚环食终复圆月月月月月食分日环食过程演示西东月食分偏食食分以食甚时日（月）轮直径被遮掩的比值表示。全食食分日全食食分：月轮同日轮视直径的比值。月全食食分：月轮进入地球本影的深度同月轮视直径的比值。食甚时日轮或月轮被食的程度。概念日全食过程的图示1西东日月月月月月日全食过程的图示2西东日月月月月月西东初亏食既食甚生光复圆上午下午•各食相在天空中自东向西依次排列•月球遮掩太阳的方向是自西向东日全食过程的图示3初亏食既食甚生光复圆日全食过程的图示4初亏食既食甚生光复圆2020/2/17第4章日月地系统53日月食比较日食月食种类有环食无环食初亏—复原日食从日轮的西缘开始，在日轮的东缘结束月食从月轮的东缘开始，在月轮的西缘结束食的时间经历的时间短经历的时间长月面颜色日全食有贝利球现象、全食时出现日冕。朝地球的月面呈现黑色月全食时月面呈古铜色食分日食时，各地所见食分不一样；也就是不同地方看到不同的日食景象月偏食时，各地所见食分一样；就是说半个地球上的人见到的月食情景是一样的。食带日食时，见食的地区窄；见食的时刻也不同，较西地区先于较东地区月食时，见食的地区广，面向着月亮的那半个地球上的人可以同时看到月食次数由于日食带的范围不大，日食时地球上只有局部地区可见。对于全球范围，日食次数多于月食对于具体观测地点，所见到的月食次数多于日食日月食的条件朔望条件：日食发生于朔，月食发生于望交点条件：日月同时位于黄白交点及其附近三、日月食的规律性日月食的规律日月食的条件月相条件：交点条件：——三者位于一条直线上食限和食季见食次数日食发生于朔，月食发生于望。日月同位于黄白交点附近。未来可见日月食食限日食限和月食限概念日月两轮相切时，黄白交点到日轮中心的一段黄经差，叫日食限。（若以日月相冲取代日月相合，以地球本影截面取代日轮，则为月食限）食限变化规律食限的大小取决于黄白交角、日地距离和月地距离；食限概念：可能发生的食相对于黄白交点角距离的限度。日食限月食限食限大小（增加）减小减小（增加）减小减小黄白交角月地距离日地距离（增加）减小增大最大17.9º最小15.9º最大11.9º最小10.1º日食月食偏食中心食半影食偏食全食最大食限17.9º11.5º18.3º11.9º6.0º最小食限15.9º10.1º16.2º10.1º4.1º黄白交角愈大，日食限和月食限愈小；月地距离愈大，月轮的视半径愈小，日食限和月食限愈小；日地距离愈大，则日轮的视半径愈小，日食限愈小；但地影截面的视半径却增大，因此月食限愈大；日食限＞月食限（不计半影食）。图5-5日食限日月两轮项切时，自黄白交点至日轮中心的一段黄道弧长，即此刻日轮中心与邻近的黄白交点的黄经差。EastChinaNormalUniversity食限的影响因素及其变化影响因素（及变化）日食限月食限黄白交角月地距离日地距离（增大）（增大）（增大）减小减小减小减小减小增大食限大小日食月食偏食中心食半影食偏食全食最大食限17.9º11.5º18.3º11.9º6.0º最小食限15.9º10.1º16.2º10.1º4.1º食季日月同时（主要是太阳）位于交点或食限内的这段时间叫“食季”。食季的长短：取决于食限的大小和太阳相对于交点的移行速度黄白交点西移速度：0°.053/日，太阳在黄道上的东移速度为0°.9856/日，则太阳相对交点的东用速度为1.0386°/日日食季：最长为34.47日（17.9*2/1.0386=34.47），最短为30.62日月食季：最长为22.92日，最短为19.26日食季日食季概念：太阳位于食限内的时间。月食季最长食季：17.90×2÷59′＝36.4(日)最短食季：15.90×2÷59′＝32.3(日)最长食季：11.90×2÷59′＝24.2(日)1个食季内最少有1次日食，也可能有2次1个食季内最多有1次月食，也可能没有食季概念图示17.9017.90×2÷59′＝36.4(日)一年中发生交食（日食和月食统称“交食”）的次数（与食限、食季和食年有关）至少有两次日食，而无一次月食最多发生七次交食一年中有两个完整的食季和一个不完整的食季（可能发生5次日食和2次月食）一年中有一个完整的食季和两个不完整的食季（可能发生4次日食和3次月食）通常情况发生日月食各两次见食次数日食次数月食次数见食次数1食季2131食年4261历年5或42或371食年＝346.42日1历年＝365日日月食周期沙罗周期与日月食相关的天文周期，如朔望月、交点月、交点年和近点月的共同周期(最小公倍数)，称为沙罗周期；沙罗周期长6585.32日，合18年11.32日日月食条件交点条件我国未来可见日食日期类型可见地带2007.03.19日偏食我国可见偏食2008.08.01日全食全食带从新疆北到河南2009.01.26日环食我国可见偏食2009.07.22日全食全食带从西藏南到长江口2010.01.15日环食环食带从云南到山东我国未来可见月食日期类型发生时刻2007-03-04月全食03：36——09：062007-08-28月全食16：45——20：252008-08-17月偏食03：34——06：402010-01-01月偏食02：52——03：582010-06-26月偏食18：18——20：54第十二节海洋天文潮汐潮汐现象潮汐的周期性和复杂性潮汐成因太阳潮和太阴潮第十二节海洋天文潮汐潮汐现象人们在沿海观察到的海水周期性的涨落现象，称为海洋潮汐。习惯上把白天的涨潮现象称为“潮”，夜间的涨潮现象称为“汐”，合称“潮汐”。涨潮：海水前进上升落潮：海水后退下降涨潮和落潮周期是半太阴日（约12时25分）潮位：海水在垂直方向上升降时的水位高潮、低潮、平潮、停潮、潮差一、潮汐现象潮差：高潮和低潮的水位差；大潮和小潮：潮差最大时和最小时的潮汐；波和潮流：海面垂直升降和海水水平流动。EastChinaNormalUniversity潮汐现象全球性海水的周期性涨落现象。１太阴日水位涨潮涨潮落潮落潮高潮高潮低潮低潮地球的潮汐变形——正球体变成长球体太阳对地球的引力，整体上为地球绕转太阳提供向心力；地球各部分受“差别吸引”，使它发生潮汐变形；同理，月球的“差别吸引”，使地球在绕转月地共同质心中发