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如果你有留意最近幾次月食的日期,你會發(fā)現(xiàn)一個有意思的規(guī)律:剛過去不久的一次月全食是元宵節(jié)月全食,發(fā)生在2026年3月3日,而再往前一次月食是2025年9月7日晚(農(nóng)歷七月十六)的月全食,兩次月食相隔了177天,合6個朔望月。接下來在今年(2026)8月28日還會有一次月偏食,不過中國大陸不可見。8月28日和3月3日相差了178天。
看起來月食似乎有一個「一年兩次」的規(guī)律,這不僅讓人聯(lián)想起一個非常洗腦的廣告詞。
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你知道我想說什么
自然現(xiàn)象的規(guī)律當(dāng)然不會和商業(yè)行為存在邏輯上的關(guān)系,那么月食「一年兩次」的出現(xiàn)規(guī)律是怎么一回事呢?
從原理上看,月食是月球進入地球影子,月面不能正常接收太陽光照射而引起的天象。因此月食必然是與日月運動規(guī)律以及日月的相對位置有關(guān)。當(dāng)以地球為視角觀察時,太陽和月球的視運動軌跡其實就是我們常說的兩個概念——黃道(太陽周年視運動軌跡)和白道(月球公轉(zhuǎn)軌跡)。黃道和白道并不在同一個平面上,兩者所在平面存在一個約5°的夾角,因此會有兩個交點,稱為黃白交點。
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對于月食來說,太陽和月球需要分別位于不同的黃白交點時才滿足月食發(fā)生的條件(如上圖所示,月球在降交點時需要太陽在升交點)。太陽沿黃道運動重新回到同一個黃白交點需時約346.62天[1],也就是太陽平均每173天左右就會經(jīng)過一個黃白交點,如果此時月球正好經(jīng)過另一個黃白交點附近,就可能發(fā)生月食。
天文學(xué)上我們把太陽經(jīng)過黃白交點及前后的一段時間稱為「食季」(eclipse season)。由于1個回歸年(365.2422天)要略長于太陽回到同一黃白交點的346.62天,所以1個回歸年可以覆蓋2個完整的食季或1個完整食季加上2個不完整食季,對應(yīng)到月食上就是一年一般有兩段時間可以出現(xiàn)月食,特殊情況下會有3段。
所以大部分情況下一年就會有兩次月食,偶爾出現(xiàn)三次的情況,如2029年有三次月全食,分別發(fā)生在北京時間1月1日,6月26日和12月21日。
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到這里還有一個問題沒說清楚,那就是一個食季內(nèi)只能發(fā)生一次月食(不含半影月食)嗎?會不會出現(xiàn)沒有月食,或者多于一次月食的情況?
這里涉及到另一個概念「食限」(eclipse limit)。理論上當(dāng)太陽與月球分別處在黃白交點時,就會發(fā)生交食。在實際推算中,日、月及地影均有一定視直徑,因此即使天體稍微偏離黃白交點,亦有可能出現(xiàn)交食。在保證交食可能發(fā)生的前提下,允許月球偏離黃白交點的最大值 ,即為食限。
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對于月食來說,允許月球偏離黃白交點的最大值為12°,對應(yīng)黃白交點附近一共24°的黃道長度。太陽走完24°的黃道需時約24天,同時月球兩次經(jīng)過同一黃白交點的周期約為27.21天[2],這意味著如果在太陽經(jīng)過黃白交點前后的24天內(nèi)月球出現(xiàn)在另一邊的黃白交點附近12°以內(nèi)位置,就能發(fā)生月食;如果月球恰好沒趕上24天的窗口,那么月食就不會發(fā)生。
考慮了食限的結(jié)果是一個食季內(nèi)會有0-1次月食,對應(yīng)一年內(nèi)可能有0-3次月食。
順帶提一嘴中國古代對「一年兩次月食」這一現(xiàn)象的認(rèn)識。《史記·天官書》中就有一段關(guān)于月食出現(xiàn)規(guī)律的文字:
月食始日,五月者六,六月者五,五月復(fù)六,六月者一,而五月者,凡五百一十三月而復(fù)始。
——《史記·天官書》
相關(guān)文字存在傳抄上的錯誤,無法還原出當(dāng)時對月食規(guī)律的確切認(rèn)知。但可以肯定的是至晚在西漢時,中國古人已經(jīng)在根據(jù)月食每半年左右出現(xiàn)一次的現(xiàn)象嘗試進一步探索其中的規(guī)律。西漢末的三統(tǒng)歷留下了中國歷史上目前已知最早的日月交食周期數(shù)值:每135個朔望月包含23個食季,亦稱三統(tǒng)歷周期。這有別于巴比倫人在公元前8世紀(jì)起開始采用的日月交食周期(即沙羅周期):每223個朔望月包含38個食季[3]。
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《漢書·律歷志》書影
參考&拓展
[1]這個周期也稱交點年或食年
[2]即交點月
[3]https://www.zhihu.com/question/383890963/answer/3270263170
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