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月全食時月球是什麼顔色

生活 更新时间:2024-07-01 16:28:50

2021年5月26日,超級月亮 血月 月全食全來了,我國大部分地區的群衆都可以親眼目睹這一難得一遇的天文奇觀。

月全食時月球是什麼顔色(超級月亮血月月全食)1

按照北京時間,整個超級血色月全食的過程如下圖

月全食時月球是什麼顔色(超級月亮血月月全食)2

其中我們隻需要注意兩個時間點,第一個是在晚上7點09分,這時候月球表面已經完全被地球的影子(本影)遮蓋,第二個時間點就是晚上7點28分,月球開始走出地球影子(本影),因此這中間的19分鐘是整個月全食中,月面完全被遮蓋的時期,但由于地球還會折射一部分陽光(紅色部分)照到月亮上,因而有了血月之稱呼。

月全食時月球是什麼顔色(超級月亮血月月全食)3

剛才上段僅僅是說了一下什麼時候觀看以及簡單描繪了一下什麼是血月,但對于大部分求知欲和好奇心強烈的大朋友和小朋友們來講,作為科普文章,我們必須講得更加全面詳細一些,所以接下來就進入“正餐”環節吧。

什麼是超級月亮?

超級月亮這個現象的成因是三者之中最簡單最容易理解的,你隻需記住兩個詞、四個字:“最近”“最圓”

其中“最近”指的是:月球運行到近地點附近。

月全食時月球是什麼顔色(超級月亮血月月全食)4

因為我們知道月球的軌道實際上并不是标準的圓形,因而也有近地點和遠地點之分,而5月26日的超級月亮,月亮所處的近地點,距離地球僅有35.7萬公裡(地月平均距離38萬公裡)

而這天正好又是滿月,是月亮最圓的時候,因此就有了超級月亮之稱呼,其視直徑要比平時的滿月大14%。

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什麼是血月?

顧名思義,血月指的就是月面的顔色看上去為紅色。

可是我們知道月球是不發光的,平時我們所看到的月光實際上都是月球表面反射的太陽光,因此血月的紅光實際上也是反射的太陽光。

但太陽光怎麼就變成紅色的呀?很簡單,知道牛頓做的光色散實驗的朋友都清楚,陽光并不是單色光,粗略來講,是由紅橙黃綠藍靛紫七種顔色組成的,所以說發生血月時,這些陽光肯定遭遇了什麼“不測”。

月全食時月球是什麼顔色(超級月亮血月月全食)6

那麼這個“不測”是什麼呢?我們來仔細想想,陽光在射向月球時,會路過哪些地方。

首先太陽、地球、月球之間的太空都是空的,其次月球也沒有大氣,那麼問題指定出在地球身上了,因為月食發生時,地球是擋在月球前面的,這才有了月球進入地球影子一說。

月全食時月球是什麼顔色(超級月亮血月月全食)7

如此一來,能夠照射到月球上的陽光,隻有一種可能了,那就是陽光在穿過地球大氣層時發生了一些事情,導緻絕大多數紅光以外的光被“攔截”了,隻留下紅光折射到月球表面。

那麼地球大氣是如何攔截的呢?

這裡就要提到一個物理現象了,叫做“瑞利散射”。簡單來講,陽光在穿越大氣層時,大氣内的氣體分子會對光線造成散射現象,而散射的劇烈程度與波長的四次方成反比,也就是波長越短,散射越猛烈。

月全食時月球是什麼顔色(超級月亮血月月全食)8

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而我們知道,藍紫光的波長要小于紅光,因而光線在大氣層裡停留的時間越長,那麼陽光就變得越“純淨”,最後在離開大氣層時,由于折射,僅存的紅光就照射到了月球表面,于是人類就起了“血月”這麼一個稱呼。(實際上,瑞利散射也是解釋天空為何藍色,夕陽為何紅色的原理)

什麼是月全食?

通過上面的講述,大家應當已經知道了月食産生的核心原理——月球被地球的影子遮蓋。如果從太陽、地球、月球的運行位置來理解,那就是三者成三點一線的狀态

但月食還能細分為三種,分别是半影月食、月偏食、月全食

這三者的排序是按照月球表面被地球影子所遮蓋占比由小到大的順序排的,不過在講解之前,我們必須先了解一下地球的影子,因為這個影子是可以分成兩種的,分别為“半影”和“本影”,可見下圖,一目了然

月全食時月球是什麼顔色(超級月亮血月月全食)10

現在再來看半影月食,這種月食指的是月球一直處于半影區,沒有進入地球的本影,因此對于地面上的人來講,所看到的月球僅僅是比平時暗淡了一些,因而不容易被人所注意。

月全食時月球是什麼顔色(超級月亮血月月全食)11

半影月食

而月偏食呢,就是月球隻有部分進入了地球本影區,所以整個月偏食過程,月面始終都沒有被影子完全“吞噬”。

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月偏食

至于月全食,以此類推,那就是月球會全部進入地球本影區,如果不考慮地球大氣對光線的折射作用的話,那麼月球就是一個黑色的,人眼幾乎看不到,但由于始終存在剛才講到的地球大氣折射以及瑞利散射現象,因此這時候的月球會顯示為紅色(紅色是籠統的說法,有人稱銅紅色、暗紅色,或者直接叫血色)。

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月全食

拓展點(如無興趣,可不看):

也許有少部分朋友會留意到剛才在月全食部分講到的“三點成一線”的位置關系,聯想到月球繞地球的公轉周期大約是27天,既然三點一線是月食或者月全食的必要條件,那道理上來講,不應該每個月都來一次月食嗎?但這顯然與事實違背,所以這到底是怎回事呢?

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這個問題相當好,實際上三點一線算是一種最形象,但卻丢失了一些精準的講法,最合适的應該就是按照月球是否進入地球的本影區來判斷(我們就先忽略半影月食這一現象)。

不過問題的關鍵就是,雖然月球繞地球公轉一圈的時間是27天(如果按照月相,則是29天),但這并不意味着,在這不到30天的時間,月球必定會進入地球本影區一次。

原因在于:因為月球繞地球的公轉軌道與黃道面并不是完全重合的,這個黃道面就是地球繞太陽的公轉平面,二者有一個大約5度的傾斜夾角。

月全食時月球是什麼顔色(超級月亮血月月全食)15

因此嚴格來講,想要月食出現,那就必須是月球繞地的公轉軌道和黃道面的交線,與日地連線能大緻重合,如果重合的話,那就有月食出現的概率(再碰上月球正好要進入本影階段,就有月食了),而這段時期就被稱為食季。

這時候我們在腦海中想象這樣一幅場景,地球公轉一圈,那麼月球繞地軌道與黃道的交線就會和日地連線重合兩次,也就是說一年當中的月食會集中在每年固定兩個時間段發生。是這樣吧?

可惜這一設想是錯的,因為月球還要受太陽引力的幹擾,因此月球的軌道方向也在時刻緩慢地變動,所以交線與日地連線重合的周期不能按照一年365天去估計,而是按照346.6天(一個食年)去算食季。

月全食時月球是什麼顔色(超級月亮血月月全食)16

#血月#因此最後再考慮到一些其它的因素,大概每過19個食年(一個沙羅周期),月食就會重新開始一次,因為在這個周期點上,月球、地球、太陽都會位于一個相同的位置分布上。(其實日食也是這樣)

ps:這篇文章知識點密度較高,我估計大家都能看完的不多,還是比較适合做成視頻吧。

#超級血月将于今晚登場#

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