日全食和月全食是怎么形成的

什么是月全食？月食是怎么形成的简介

月全食，有时我们称之为狗的月食或“血月”。我们只知道这个天文现象很壮观，那么你知道它是怎么形成的吗？本文将为您详细介绍。

什么是月全食？
我们知道地球一年绕太阳一周，而月亮一个月绕地球一周，所以太阳、月亮、地球在天空中的位置空是不断变化的。当我们看到月亮和太阳方向相反，即太阳和月亮相差180度时，这种相对位置一般称为冲或望。

所有发光的物体都照在不发光的深色物体上，深色物体后面一定会出现阴影。我们在灯光下行走，必然会有影子，人离灯光越近，影子就会越短。月球和地球都是不发光的球体，所以太阳照射时只能照射到它们球体的一半，太阳背面的半球体拖着长长的影子。俗话说“形影不离”，月亮的影子一直跟着月亮，地球的影子一直跟着地球。

看月亮的时候，地球走在太阳和月亮之间。如果此时太阳、地球和月球正好或几乎在一条直线上，那么照射到月球表面的太阳光被地球阻挡，即月球走进了地球的阴影中，从而发生月食。如果月球进入地球的本影，就会发生月全食。一般月食发生在月圆之时，也就是农历十五前后。中国古代叫“癞蛤蟆吃月亮”或者“狗吃月亮”！

月全食(月全食)，从字面上，我们可以用一种的方式来理解。对地球上的观察者来说，夜晚的明月(表面空完全位于地球本影的阴影中。月食也是掩星。当一个视觉上较大的天体挡住后面较小的天体时，就会发生掩星事件，比如夜晚月亮遮住星星空(月亮掩星)。

我们可以换个方式分析，把地球巨大的本影(主影)比作一个大天体(比如月球)。因为所有的天体都在运动，地球的本影也会随着地球和太阳的运动扫过月球，而且就人类历史的时间而言，月球不可能不被完全包含在内(随着时间的推移，月球和地球的距离可能会拉长，因为时间太远无法考虑)。

因为地球的本影圆锥很宽很长，完全可以把月球全部包含在本影里。所以，这是月全食中的月食。地球的本影遮住了月亮。也可以说，月球是被地球的本影“吞噬”的。

这里需要注意的是，地平线上月亮的表面颜色与月全食的颜色非常接近。几乎所有的看起来都接近红色，但它们应该是有区别的。

这是丹·马克尔-摩尔拍摄的月亮从地平线升起时颜色变化的图片。

这是月全食时颜色变化的图片。图片来自网络。

关于月全食的成因

(注:我们看不到地球的影子是因为它的影子太空)

大多数人都会知道，月亮和太阳一样，有东升西落的习惯，这是地球自转造成的。可能大家会很好奇，我们经常看到的月亮的形状会不一样。那是因为月球表面光照的变化(月相:如果有月牙，满月，表面明亮的区域都是太阳光造成的)是由月球围绕地球公转(月球以椭圆形(接近圆形)的形状围绕地球运动)引起的(月相变化)。

所以你今天看到的形状(比如阳光照射下的月牙形)，然后你每隔一段时间看到的形状都会不一样，或多或少会被阳光照射到。都是阳光和月亮绕地球转造成的。

大家都知道不透明的物体在阳光下会有自己的黑色阴影。顺着这个思路，较大的天体也会有阴影，地球也不例外。阳光照射下，大地也有阴影。因为地球体积巨大，近乎圆形，所以我们的地球有一个巨大的圆锥形阴影(上尖下圆厚)！由于地球和太阳都是圆形物体(太阳不是点光源)，所以地球的阴影有两种，一种是本影(主暗区)，一种是半影(不明显)。

月球一直在绕地球做椭圆(近圆)运动，所以月球进入地球的阴影(本影加半影)是必然的(一般在农历十五满月前后)。但这种机会并不总是有的，因为太阳光到达地球阴影的平面(也可以说是地球绕太阳公转的平面)与月球绕地球公转的平面(地球与月球的连线)不在一个平面内。它们不平行，两个表面之间有一个角度。

在天文学中，这两个平面是黄道平面(太阳和地球)和黄道平面(月亮和地球)。地球的影子位于地球公转(绕太阳)的轨道平面(黄道面)的延伸平面区域，与月球(绕地球)的轨道平面(白道面)不重合，黄道面与黄道面的交角约为5度。在大多数满月时，月亮不在黄道平面上，而是要么在北要么在南，不在地球的阴影里，所以不是每个满月都有月食。世界上每年至少有两次月食。

在生活中，你可以形象地把地球比作一个篮球(或者一个简单的拳头)，把月亮比作一个乒乓球(或者大拇指)。地球和月亮都以Tai 空运行。当篮球放在太阳光(或人造灯)下，会出现篮球的影子，大致可以比作地球的本影。慢慢旋转乒乓球模拟月球轨道，围绕篮球(地球)运动。

当乒乓球(月亮)进入篮球(地球)的阴影时，这个时候就是我们所说的月全食。如果乒乓球(月球)的表面只有篮球(地球)的影子(本影)，那么这就是月偏食阶段。那么，问题来了，为什么月全食时乒乓球的表面颜色和月亮的颜色不一样？

乒乓球表面黑的原因是篮球没有氛围。有了地球的大气层，太阳光折射后会打到月球表面。因为波长较长的红光几乎会直接穿过地球大气层到达月球表面，所以月全食发生时，月球表面看起来是暗红色的。这其中的具体原因，可以参考我后面写的相关《月全食时月亮的颜色》。

注:以上比例未按正确比例减少。月球比地球小，直径约3476公里，约为地球直径的3/11。月球表面积约为地球表面积的1/14，略小于亚洲。它的体积是地球的1/49，换句话说，地球可以容纳49颗卫星(质量81颗)。

月全食形成示意图动画，图片来自互联网。

月全食的发生过程

每个天文事件都有一个过程，月全食也不例外。

半影开始>:初亏>:食姬>:吃得很饱>:生光>:最后一次接触>:半影和月食

1.半影月食的开始(地球半影接触月球的时刻):月全食的初始阶段是月球第一次进入地球半影区域的时候(半影月食的开始阶段)。地球半影中的月球，月球表面对地球夜侧的观测者来说不那么明显，颜色由亮到略暗(在月球边缘)。

所以这需要的当地天气条件非常苛刻，比如能见度高，当然也不能有雾霾云。但有望远镜条件的天文爱好者可以借助望远镜和软件模拟(看地球半影在月球边缘表面哪里发光)来看这次半影月食，看看月球有没有颜色变化。最好用月亮滤镜去掉一些月亮的强光，更容易分辨颜色的变化或者暗光。

总之半影月食有点难观测，主要靠眼力，有兴趣的朋友忍不住尝试观测一下。想随便玩玩 ，会看到月亮的颜色变化(偏食，暗红色)，所以要耐心等待，直到偏食发生，也就是月亮进入地球的本影区。

2.初亏(地球本影第一次接触月球的时刻):随着时间的推移，月球缓慢移动，深入地球半影区，来到地球半影和本影的交界处。月亮开始进入地球本影，月偏食开始。这里需要仔细观察月球的边缘(根据软件模拟，月球左侧开始进入地球的本影)，你会看到月球表面的颜色逐渐开始变暗，随着时间的推移，暗区会越来越宽。这是因为月球越来越深入地球的本影。

3.食(地球本影完全包含月球时刻):月球继续运动。当月亮运行到被地球本影完全“照亮”时，月全食开始，精彩的部分上演了。“血月”来了，这个时候你会看到月亮呈现出暗红色或者古铜色等。(颜色取决于氛围等条件，详见后文)。

4.吃得很饱(月亮位于地球本影深处):当月亮移动到地球本影最深处(月亮中心与本影最深处中心最近的时刻)时，整个月全食的奇妙内核就上演了。受地球本影最暗部分的影响，此刻月球表面也是最暗的(深红)。

5.圣光:和上一个差不多，只是事件相反。月球开始“走出”地球的本影，“重见光明”。出生后可以看到月亮的偏食和半影。它标志着月全食最精彩部分的结束。

6.最后一次接触:月球完全“步出”地球本影，进入半影区，这标志着日偏食的结束。也可以说，月全食结束了，但后续仍有肉眼不容易看到的半影月食，晚上可以观测到也可以不观测。

7.半影月食:月球完全离开地球的阴影，月全食结束。半影月食结束前，可以挑战观察月球表面半影的颜色变化，与之前的月食相似，可以作为对比照片拍摄。

月全食时月亮的颜色为什么是红色的？
月全食发生时，月球表面的颜色看起来几乎是暗红色。前面说过，乒乓球被比作月亮，它的表面几乎是纯黑色的。那么，为什么呢？因为篮球没有大气层，所以月全食的时候地球是有大气层的。阳光穿过大气层，折射后到达月球表面，从而形成暗红色的月球表面。

生活中，相信你会经常发现，一根筷子插入水中，在水中看起来是歪歪扭扭的(不同于空)。这是因为光进入不同的介质(水)。光在同一种介质中是直线传播的(比如空气体也是空)(这里不考虑引力的影响)，但是当它从一种介质到另一种介质时，就会发生折射。

月全食时，太阳光首先会从Tai 空进入地球大气层，发生向内折射。折射后的光线会从大气传播到Tai 空，再次向内折射，有点像凸透镜的原理。有很多光线向内折射两次(进入地球本影)，所以基本上有些光线会打到月球表面，类似于地平线上看到的“假”太阳的位置。

由于太阳中的红光波长长，“穿透力”强，在大气中基本不受散射(粒子和分子等)的影响。)并直接穿透地球大气层照射到月球表面。其他波长和颜色基本都是散射的，无法到达月球表面。我们所知道的蓝天是由容易被分子粒子散射的短波长蓝光造成的。因此，太阳的红光照射在月球表面，使月球表面呈现暗红色。

但有时，由于地球大气条件复杂，月球表面的颜色也不一样，比如深红色和橙色。这种复杂的状况，比如当时大气的天气空气体状况，比如阴天，雾霾等。，会影响月全食时月球表面的颜色。

类似模拟，动画图片来自网络。

关于月食的神话

最早的月食记录出现在公元前2283年的美索不达米亚。商代甲骨文中有“吴佳初六，月中有食”、“阴历初十，月中有食”等字样。《诗经·潇雅》中有这样一句话:“如果你在月中进食，你将保持它不变”。“潇雅十月之交”这篇文章指的是月食。荀子天论:“夫日月有粮，风雨不时来。

在中国古代，人们认为月食是“癞蛤蟆吃月亮”。当它出现时，人们会崇拜并祈求神灵赶走蟾蜍。“癞蛤蟆吃月亮”出自司马迁《西汉史记》。龟传:“月伴刑，见食蛙(蟾蜍，俗称“癞蛤蟆”)。”唐代李白《古郎悦行》:“癞蛤蟆吃一轮影，一夜毁了”。

在中国汉代，张衡就已经发现了月食的部分原理。他认为地球走到了月球的前面，挡住了太阳光。“太阳直射时，光线往往不在一条直线上，它藏在地下，意味着黑暗和空虚。星星小了，月亮就要蚀了。”。4世纪的亚里士多德根据月食时地球阴影的圆形推断出地球是圆的。3世纪古希腊天文学家阿里斯塔克和2世纪的希帕克都提出用月蚀来测量太阳、地球和月亮的大小。

古有“天狗食月”一词，如刘冰《澄澄堂为洪山初题》:“天狗食月岁靖康，与野龙血战。”李氏朝鲜黄聪《李钟吾公龟船之歌》:“犬夜月尽，风吹千里。”在中国古代，“天狗”是月中邪气的名称。古书《解集辩方》卷四引枢历:“狗为月中凶神。禁止祈求鬼神，祈求保佑。”同一本书还引用了《历》:“天狗，生于月造前两天。”