月蝕

一.歷史上的記載:

  月食現象,雖是古代重要天象之一,然而因為它沒有日全食現象那樣驚人,而且古代的人們很可能把它和月象的盈虧混為一談,認為是常常發生的事,所以中西古書都不大記載它。我國直到西元五世紀,史籍才開始有系統地記載月食。

  我國最早的月食紀事,應該出現在殷代卜辭,卜辭中有這樣的語句:「六日甲午夕,月有食」,「旬壬申夕,月有食」,但無法確定其年代與日期。而《詩經•小雅》在日食紀事之後載有:「彼月而食,則維其常」,由此可知當時已以月食為常常發生的現象。該次月食經推算為西元前776年8月21日的月偏食,為最早可確定年代之記錄。

  據統計,對全球而言,每年月食的次數比日食少,但就某一個地點來說,人們看到月食的機會比較多。以台灣地區來說,平均約每三年可見一次月全食。

二.種類:

  依觀測到的現象來分類,月食可分為“月全食”和“月偏食”兩種。較詳盡的分類法,可以看[過程]

三.成因:

  古人對月食的解釋為:「月過望而缺,謂之月食。」

  易經豐卦彖傳:「月盈而食」

  東漢張衡對月食的成因率先給出科學的解釋:

  「月光生於日之所照,……當日之沖,光常不合者,蔽於地也,是謂闇虛……,月過則食。」此處闇虛指的就是地影。可見古人已知月食必發生在望【註一】,且月食是月亮進入地影之中。   月食究竟是怎麼一回事呢?原來,月球和地球都是自己不會發光的天體,它們在太陽光的照耀之下,背著太陽的一面會拖著一條圓錐形的黑影。如果月亮繞到太陽與地球的背後,而且太陽、地球、月亮三者恰好在同一直線,或差不多在一條直線上時(如圖),月球就會走進地球的影子,地面上的人看到月球被地球的影子遮住,就好像被吃掉了一樣,於是月食就發生了。

  如果月亮全部進入地影之中,那就是月全食,如果只有一部份進入地影,那就是月偏食了。

  我們知道月亮繞地球公轉一週是一個月,也就是每個月會有一次月亮在太陽和地球的背後,那麼不就是每個月都會有一次月食了嗎?可是這顯然與事實觀測不符。難道是我們解釋錯了嗎?這又是怎麼一回事呢?

  地球繞太陽的公轉軌道面我們叫做「黃道面」,而月球繞地球的公轉軌道面我們叫做「白道面」。原來,白道面與黃道面並不重合,兩者之間有約5度的交角,意思就是說太陽、月亮、地球並不是無時無刻都在同一平面上的。別忘記要發生月食,除了要月亮跑到太陽、地球的後面之外,還要三者都在同一直線上才行。因此,只有當月球運行至黃道與白道的交點附近時(此時三者才會接近在同一直線上),且在望的時候,才有可能發生月食。

【註一】滿月謂之望

四.過程:

  在說明過程之前,我們先對「地影」作一明確的定義(如圖):

1.在暗灰色的區域內,光完全達不到,是完全黑暗的陰影,稱為「本影」。

2.淺灰色的部分扣除掉本影的區域,叫做「半影」。在半影區,光仍有一部份可以到達,故不是完全黑暗。

  如此,我們可以對月食的種類做更詳細的分類:

月全食月亮全部進入地球本影之中。
月偏食月亮只有一部份進入地球本影,一部分在半影。
半影月食月亮全部都在半影區,不會進入本影區。

  月全食的全部過程有七個階段,天文上常用如下的術語描述(如圖):

(1)半影食始月球剛開始和半影接觸時。
(2)初 虧月球和本影接觸時,月偏食開始。
(3)食 既月球和本影內切,這時月球已全部進入本影,全食開始。
(4)食 甚月球中心和地影中心最近時。
(5)生 光月球第二次內切於本影,全食結束。
(6)復 圓月球第二次和本影外切,偏食結束。
(7)半影食終月球離開半影。

  由上可知月偏食並沒有食既和生光的過程,而半影月食只有半影食始、食甚和半影食終等三個階段。事實上,月球在半影區只是使得月亮表面稍稍變暗罷了,而半影月食在肉眼上是觀察不出來的。

  另外還有一個描述月食深淺程度的專有名詞,謂之「食分」,如圖,食分之定義為在食甚時刻,月亮直徑被地球本影遮去的比例:

月偏食:食分=CD/2BC 月全食:食分=CD/2BC
  線段BC表月之半徑,食分越大表示食的過程越久。