为什么会形成日食太阳会出现日食?

2019年12月26日,天宇上演了壮观的日环食天象,中国全境都可以观测到日偏食。先欣赏一组令人惊艳的照片。照片拍摄于太平洋西部的关岛——本次日食发生的最末端陆地区域,拍摄者checkmates(微博号)。本转发已获作者许可。初亏食既食甚生光复圆checkmates使用的专业拍摄设备下面这张照片是新加坡的朋友26日借助天文望远镜拍摄的日环食,金光灿灿,宛如一枚魔戒。漂亮吧?一、为什么会发生日食?当月球运动到地球和太阳之间,且三者处于一条直线上时,月球会挡住部分太阳照射到地球上的光,在月球背着太阳的方向出现阴影,称作月影。在地球上月影扫过的区域里的人,由于月球遮挡,不能看到完整的太阳,这种现象就称为日食。日食、本影、半影(图片来源:timeanddate.com)半影、日偏食、伪本影、日环食(图片来源:timeanddate.com)月影分为本影、半影和伪本影。本影(umbra)指没有受到太阳光直射的地方,在空间上是个圆锥体,故称作本影锥。半影(penumbra)指只受到部分太阳光直射的区域。伪本影(antumbra)指本影锥汇聚一点后继续延伸形成的椎体。由于月亮围绕地球的轨道是椭圆形,因此地月距离不是固定不变的,当地月距离远于本影锥顶点时,伪本影才能落到地球表面。根据观测者位于月影的具体位置,观测者看到的日食主要分为四类:日偏食(partial eclipse)、日全食、日环食(annular eclipse)和全环食。日偏食:地球上的观测者处在月球的半影区中时,看到的是日偏食,太阳一部分被月球遮挡。此时,通常在地球上其它某些区域能看到其它食相,如日全食或日环食或全环食。比如文章开头说到的2019年最后一次日食,中国多地能看到日偏食,而美国关岛、新加坡、沙特阿拉伯的部分地区就能看到日环食。日全食:太阳直径约是月球直径的400倍,日地平均距离也约是月地平均距离的400倍,因此月球本影往往可以扫过地球表面,遮住整个太阳。这种情况通常发生在月球处于近地点附近时,处于本影范围内的人便能看到日全食,而处于半影范围内的人会看到日偏食。日环食:当月球处于远地点时,月球看上去显得比太阳小,月球的本影锥不能到达地球,伪本影锥扫过地球的部分区域。此时,从地球上伪本影覆盖的区域看太阳,看到的是一个中心被遮挡、周围发光的光环,这就是日环食。全环食:除了日全食和日环食外,还有一种非常巧合情况下发生的日食。当月地距离与日地距离的比刚好等于月亮直径与太阳直径的比时,月球的本影锥顶点刚好能接触地球,而锥点两侧则属于伪本影锥覆盖区域。随着地月的相对移动,处于本影锥顶点附近的区域会先后看到日环食、日全食和日环食,这种情况称为全环食。二、日食从开始到结束有哪些阶段?日食过程分为初亏、食既、食甚、生光和复圆五个阶段。初亏:指月球东边缘刚和太阳西边缘相接触(外切)时,是日食的开始。食既:只在日全食和日环食过程中发生,是日全食或日环食的开始;对于日全食,是指月球东边缘刚和太阳东边缘相内切时;对于日环食,是指月球西边缘刚和太阳西边缘相内切时。食甚:指月球中心距离太阳中心最近的时刻。生光:只在日全食和日环食过程中发生,是日全食或日环食的结束;对于日全食,指月球西边缘与太阳西边缘相内切时;对于日环食,是指月球东边缘刚和太阳东边缘相内切时。复圆:指月球西边缘和太阳东边缘相外切时,是日食的结束。其实,“食既”和“生光”这两个词描述日环食并不贴切,因为日食过程中太阳并没有被全部遮蔽过,但习惯上就这么沿用了下来。日食过程示意图(顺序是先左后右)(图片来源:veer图库)日食过程中,同一个地区看到从初亏到复圆的时长能持续几个小时,最精彩的部分是从食既到生光,持续时间从1秒钟到十几分钟不等。如何估算日食各阶段持续时间?理论上说,可以推算上下数千年间任意一次日食的发生时间和持续时间,但对于普通爱好者来说难度太大。不过只要掌握了以下数据,以及日食发生时地面上月影位置和大小,普通爱好者也能轻松估算日食各阶段的持续时间:1. 太阳平均直径为139.2万公里;2. 太阳与地球之间的平均距离为1.5亿公里,近日点与远日点的日地距离相差很小(1月初近日点1.47亿公里,7月初远日点1.52亿公里);3. 月球平均直径为3476.28公里;4. 月球近地点距离地球36.3万公里,远地点为40.6万公里;5. 月球自西向东绕地球公转一周需要27.32天;6. 地球赤道半径6378.137千米;7. 地球自西向东自转一周需要23时56分4秒。关于计算方法,欢迎在文章下部留言三、日食多长时间发生一次?地球上每年至少出现2次日食,最多出现5次。不过出现5次的年份很少,在过去的5000年中,只有25个年份出现过。为什么日食不常有?因为日食的发生要求太阳、月球和地球三者处在同一条直线上。天文学将以地球球心为中心、半径无限大的假想球称作天球,所有的天体都位于天球面上。月球在天球上移动的轨道面(白道)和太阳在天球上移动的轨道面(黄道)存在约5度的夹角,导致发生日食的条件非常苛刻,要求月球和太阳同时处在白道和黄道的交点附近。加之即使发生日食,如果你处在地球上月影覆盖区域以外的地方,也将无缘观看。因此对于同一地点来说,出现日全食的几率约为每300到400年一次。四、怎么观测日食?虽然日食发生时,太阳部分或全部被遮挡,光的强度有所下降,但仍然刺眼,直接观察会对眼睛造成伤害。对于非专业观测者,可以采取以下方法:专用观测镜观测:市面上有专门的日食眼镜出售。用这种眼镜观测效果好,也不伤害眼睛。 小孔成像观测:用一根针在纸上穿一个小孔,通过小孔在另外纸面或物体界面上的投影观测日食;另外还可以利用两只手指交叉组成小孔来观测。发挥你的聪明才智,还可以构造各种美丽的图案望远镜投影观测:太阳的影像经过望远镜后,会在纸面上投影,因此可以通过观测投影来观看日食。注意:绝对不能通过望远镜直接观看日食,严重情况下会导致失明。我小时候就吃过这样的亏,还好眼没瞎。 电焊护目镜观测:有专门出售电焊护目镜的店面。注意:墨镜与电焊护目镜不同,不可以用来观测。不推荐的方法:墨镜/太阳镜:这是最危险的观测日食的方法之一,也是被谬传最广的方法。直接戴墨镜/太阳镜观测日食会伤害眼睛。曝光过的底片:有人用过这一方法观测日食,但由于每人用底片制作水平不一样,底片曝光程度不一样,不能保证观测安全,故不推荐。蜡烛熏黑玻璃:这是比较早期的土办法,但仍然有问题。由于熏黑程度不均匀,同样不能保证观测安全,不推荐。倒入墨汁的水:尽管有墨汁的水已经变成了黑的背景,但仍然会将较多的太阳光反射到观测者眼中,对眼睛还是会造成一定的伤害,不推荐。五、日食除了观赏还有什么用?对于大众来说,日食是值得观赏的天象。但对于历史学家和科学家来说,日食还有很多妙用。推算历史事件发生的时间最有名的是日食结束希腊的吕底亚和麦底亚两国战争的故事。当时两国彼此征战了五年没有分出胜负,在第六年某次战斗中双方士兵正激烈交战时,忽然黑暗笼罩大地。战士们都被这个现象吓到了,认为这是上天的预警,因此两国放下旧仇修和言好。历史学家根据天文学家的计算,确定这场战斗发生在公元前585年5月28日的下午。提供观察太阳外层和周边的好时机日全食时,由于月球的遮挡,使得原本难以观察的太阳外层——日冕层得以露出真面目,这对于太阳研究有着重要的意义。日全食时,可以看到平时难得一见的水星,这也是寻找水星轨道以内的小行星的好机会。也正是借助日全食,英国的爱丁顿爵士得以验证广义相对论关于“光线在巨大的引力场中弯曲”的论断。天文学家预测1919年5月29日在南半球中纬度地区将发生日全食,于是爱丁顿和他的助手赶赴西非的普林西比岛,拍摄了大量日全食期间太阳位置附近的恒星照片,与其它时间拍摄的同一天区的恒星位置进行对比,从而测定出太阳引力造成的星光偏折角度与广义相对论预言角度接近,成为首个支持广义相对论的观测证据。日全食时太阳附近的恒星视位置与真实位置六、2019年最后一次日食简介2019年最后一次日食于北京时间12月26日10时29分50秒开始,至16时05分43秒结束,历经5个多小时。环食带从中东地区开始,经印度南端、斯里兰卡,进入东南亚的印度尼西亚、新加坡、马来西亚等国,最后结束于西太平洋上。这次的环食带平均宽度在115千米左右,见食地最长可以看到3分40秒左右的环食。10时56分左右月亮半影进入我国西藏阿里地区,而后月亮半影向东北上扫过中国全境,我国均可看到不同程度的日偏食,其中,海南食分最大,为0.499;漠河食分最小,为0.021。15时37分后月亮半影由海南省离开我国,对我国来说,可见日食时间历时4个多小时。(注:食分是指日面直径被遮挡部分和太阳视直径的比值)2019年12月26日日食带的分布(图片来源:timeanddate.com)表格来源:《中国天文年历》七、2020年日月天象预告(来源:果壳 id:Guokr42)2020年将有更多精彩纷呈的日月天象在天空中依次上演。(一)两次日食2020年的第一场日食,将是一场日环食,发生在6月21日夏至这一天。这也是阔别8年之后,日环食再次降临中国境内。并非所有地方都能看见环食。只有在月球影子的延长线直接扫过的地带,才有机会看到日环食。今年的环食带将从西藏移入中国境内,途经四川、贵州、湖南、江西、福建,横跨海峡穿越台湾之后移出中国。沿途的宜宾、泸州、铜仁、怀化、赣州、龙岩、漳州、厦门、澎湖、嘉义等地,将在21日下午先后目睹一轮金环当空的奇观。以厦门为例,日食将从下午14点43分初亏,到17点24分复圆,而其中最精华的日环食将出现在下午16点11分前后,持续不到1分钟的时间。只有图中蓝色的狭长地带,才有机会看见日环食
谷歌地球截图中国境内的其他地方,都能看到程度不同的日偏食。大体来说,离环食带越近,日偏食的食分就越大,反之亦然。举例来说:北京市区,偏食将从14点33分持续到16点59分,15点50分食甚时,太阳能够被月亮吃掉直径的大约60%;而在重庆市区,偏食将从14点12分持续到17点12分,15点49分食甚时,太阳直径超过95%的部分都会被月亮遮住。错过这一次的话,下一次日环食再回到中国,可就要等到2030年6月1日了。2020年的第二场日食,将是一场日全食,12月14日星期一发生在南美。这是最为精彩的日全食!全世界只有智利和阿根廷的一部分地区,有机会在当地时间12月14日中午,看到持续大约2分钟的全食。此外,南美洲的大部分地区,有机会看到程度不一的日偏食。而在中国境内,很可惜,连日偏食都看不到。2019年7月同样发生在南美洲的日全食
Steed@夜空中国(二)四次月食今年会发生4次月食,中国境内可见3次,全都是半影月食。也就是说,地球的影子并不会真地遮住月亮,从地球上看,满月并不会缺了一角,只是有一侧不如往常皎洁,看起来有些“灰扑扑”的。半影月食,月亮并不会真的缺角
Steed@夜空中国第一场半影月食,将发生在1月10日晚上的后半夜,确切说是11日凌晨。这次月食将从1点07分开始,持续到5点12分,其中3点10分达到食甚。食甚前后是此次半影月食的最佳观赏时间,你会看到月亮的南侧似乎略微偏暗了一些。第二场半影月食,将发生在6月6日凌晨,或者说是5日晚上的后半夜。这次月食将从1点45分开始,持续到5点04分,其中3点25达到食甚。食甚时,同样是月亮的南侧会略微偏暗,但远没有1月那次明显。第三场半影月食,将发生在11月30日下午,是今年中国可见的最后一场半影月食,从下午15点32分开始,持续到19点53分,其中17点42分达到食甚。对于中国的绝大部分地区来说,傍晚月亮升起的时候,半影月食就已经在发生了。所以,11月30日月亮升起的时候,不妨留意一下,月亮的左边(北边)有没有偏暗一些呢?(三)两次超级满月3月9日,星期一,超级大满月。3月9日晚上的子夜时分,一轮满月会升至南方高空,此时它到地面的距离只有35.2万千米,比地月平均距离近大约7%,可以称之为超级大满月。事实上,1个月后的4月8日凌晨,超级大满月将再现苍穹,距离也只比35.2万千米稍远一些。只不过,在中国境内看来,还是3月9日晚上的满月更圆一些。当然,肉眼无法看出这一天的月亮比平常大多少,毕竟没有另一个小月亮跟它作直接的对比。天气晴好的话,月升月落时,是欣赏满月的最佳时刻。2020年10月将出现两次满月,一次在2日凌晨,另一次在31日夜晚。有趣的是,这两次满月发生时,月亮离地面都超过40万千米,比地月平均距离远了大约6%,都可以称之为超级小满月。不过,在中国境内看来,31日晚子夜时分的满月要更圆一些。就像超级大满月一样,没有直接的对比,仅凭肉眼是无法看出这轮满月有多小的。说不定,如果天气特别好,你还会觉得这一轮月亮特别大也特别亮呢!}

月亮挡住了呀
你的问题是否应该是“为什么太阳有时是日全食、有时是日环食”?发生全食和环食的决定因素是月地距离。月球的本影长度有限,位于本影里面的人会看见日全食;但是,由于月球绕地球公转的轨道是椭圆,所以发生日食的时候月球有时离地球比较近,有时比较远,当距离近的时候,月球的本影能够达到地面,地面上的人就能看见日全食;如果距离较远,本影不能到达地面,地面就会看见月球不能完全遮挡太阳,就发生了日环食。
月球所在的角度问题还有可能是你所处的位置有关}

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日食 日食是月球绕地球转到太阳和地球中间,这时是农历初一。如果太阳、月球、地球三者正好排成或接近一条直线,月球挡住了射到地球上去的太阳光,月球身后的黑影正好落到地球上,这时发生日食现象。在地球上月影里的人们开始看到阳光逐渐减弱,太阳面被圆的黑影遮住,天色转暗,全部遮住时,天空中可以看到最亮的恒星和行星,几分钟后,从月球黑影边缘逐渐露出阳光,开始生光、复圆。由于月球比地球小,只有在月影中的人们才能看到日食。月球把太阳全部挡住时发生日全食,遮住一部分时发生日偏食,遮住太阳中央部分发生日环食。发生日全食的延续时间不超过7分58秒。我国有世界上最古老的日食记录,公元前一千多年已有确切的日食记录。 日食趣闻 在过往漫长的 历史长河中,由于对日食认识的局限,曾经出现过无数神话与 传说,而不同时期的统治者也曾出于需要,散布和渲染过种种 恐惧。如今,科学的发展已经使人们对日食这一天文现象有了 更真切的了解。以下所录,是数则与日食有关的传说和趣闻。 ▲全球大部分地区对日食最流行的古老传说———妖怪 吃掉太阳。 ▲阿斯特克人(墨西哥印第安人)每见日食,女人都歇斯 底里地惊叫,因为他们认为这是魔鬼即将降临世间吃掉人类的 信号。 ▲斯堪的纳维亚人部族认为日食是天狼食日;越南人说那 大妖怪是只大青蛙;阿根廷人说那是只美洲虎;西伯利亚人说 是个吸血僵尸;印度人则说是怪兽。 ▲美国的奥吉布瓦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。 ▲日本历史上曾有规定:在日食当天可停止工作,囚犯可 获大赦。 ▲日食甚至曾令一次古代战役以和解告终。古希腊历史学 家希罗多德如此著述: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。
简单的说,就是地球,月球,太阳这三个的位置发生了变化,当日食时,他们的排列顺序为,地球-月亮-太阳,月亮把太阳挡住,所以发生了日食}

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