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月食有长短

月食有长短

许大伟、黄伟光
2018年8月

每次月食过程的时间都长短不一,这到底是受什么因素影响呢?本文将运用天文学概念解释这个现象。
地球环绕太阳公转的椭圆形轨道称为黄道,月球围绕地球公转的椭圆形轨道称为白道,这两条轨道的平面相交成两个约为5度的黄白交角(图一上方)。当满月的时候,月球越接近黄白交点便越容易发生月食。当整个或一部分的月球进入地球本影时,便会产生本影月食(详细解释请参看《月食的成因》)。本影月食分为月全食(地球本影遮蔽整个月球)及月偏食(地球本影遮蔽部份月球)。
第一个影响月食长短的因素是月食路径与地球本影的距离。图一下方显示月食时月球相对于地球本影中心的两个典型路径。当月食发生在月球较远离黄白交点时,月球的移动路径会较贴近地球本影的边沿,令月球被地球本影复盖的时间较短(右边情况);若月食发生在月球较接近黄白交点时,月球的移动路径会较接近地球本影的中心,令月球被地球本影复盖的时间较长(左边情况)。换言之,月食时月球越接近黄白交点,月食过程的时间便越长。
图一
图一
第二个因素是地球本影的大小。当地球在近日点(地球轨道距离太阳最近的位置)时,投射到月球附近的本影会较小,令月球被地球本影复盖的时间较短(图二右方);当地球在远日点(地球轨道距离太阳最远的位置)时,投射到月球附近的本影则较大,令月球被地球本影遮蔽的时间较长(图二左方)。换言之,假设月球与地球的距离不变,地球越远离太阳,月食过程的时间便会越长。
图二
图二
第三个因素是月球被观察时视觉上的大小。当月球在近地点(月球轨道距离地球最近的位置)时,它在地球上看起来会较大,其通过地球本影的时间便会较短(图三右方);而当月球在远地点(月球轨道距离地球最远的位置)时,情况则会相反(图三左方)。换言之,当月球越远离地球,月食过程的时间也会越长。
图三
图三
(为突出效果,所有图中的天体大小及距离并非按照真实比例而绘制。)