彼月而食:沈括眼中的月食

    提及《诗经》,你想到的第一句话会是什么?

    是“蒹葭苍苍,白露为霜”?

    还是“窈窕淑女,君子好逑”?

    熟悉了这些“风雅颂赋比兴”,殊不知这本诗歌还同样记载下了世界上最早的月食记录

    “彼月而食,则维其常”,写的是发生在公元前776年的月食。而那个时候,日月食始终与灾异相连,是“告凶”之物。

    但这丝毫没能阻止大家对月食的热情。

    从春秋到清末,我们的祖先留下了一千一百多条的月食记录

    那接下来,就该说说我们今天的主角“梦溪丈人”沈括了,生活在科技的巅峰时代宋朝的他不是第一个解释日月食的人,但绝对是一个学霸到让人膜的大神。

                          学霸沈括

                    (图源来自网络)

    在他堪称百科全书的《梦溪笔谈》中,有三条直接和日月天象相关的记载:

    这一段是对日、月形状及月亮发光原理的介绍:日月为球形,且月亮是通过反射太阳光来发光的。可谓通俗易懂、形象生动。

    但如果只有这点程度,沈括还不足以被称为学霸。

    跟着他,我们能弄明白这一次“超级蓝血月全食”的原理。

    在此之前,我们先来分解一下这个看着超级长听起来超级炫酷的名字:超级蓝血月全食,是指超级月亮、蓝月亮、月全食三个天文现象同时发生后形成的景象。

    接着,我们来看一下沈括对日月食的介绍。

    黄道,古今同义,说的是太阳在天球上运行一年的轨迹,这个轨迹同时是地球公转轨道在天球上的投影

    月道,如今多叫做白道,是月亮在天球上的运行一个月的轨迹

    无论是黄道还是白道,它们的轨迹在天球上都是一个大圆(即圆心与球体的球心重合/圆的半径等于球的半径)。由此,两圆相交,产生了两个交点。

                黄道白道的原理图

                  (图源来自网络)

    图中灰色的图层是月亮的运行平面(即白道),黄色的图层是太阳的运行平面(即黄道)。

    而两个平面间的夹角便是沈括笔下的“小差”,经过现代科学技术的测量计算,小差的具体数值是5°09'

  在这里,沈括没能提及一个有意思的巧合:从地球上观测,太阳和月亮的直径(即视直径)是相同的,均为半度。(大家可以想象一个巨大的量角器来帮助理解。)

                        量角器

                (图源来自网络)

    这里的“同一度”、“正一度”形容的都是地、日、月的位置关系。

  “同一度”指的是黄经相同,即月球运动到了太阳和地球之间,而三者在黄道面上的投影又处于同一直线位置。这是日食发生的必要条件。

  “同一度”事实上就是这一天(农历规定朔为初一)。

                    日食原理图

            (cr to 《基础天文学》)

    当地球处于A、B、C三个位置时对应的分别是日全食、日偏食、日环食

    “正一度”指的是黄经相差180°,即正对着的方向,所指的是月球钻进了地球的影子里,得不到太阳光直射。这是月食发生的必要条件。

    “正一度”事实上就是这一天(一般是农历十五)。

                      月食原理图

            (cr to 《基础天文学》)

    因为地球的本影远比与月球大,所以月全食发生的机会大于日全食,同时时长也更长。

    沈括将日食称为“日为之蚀”,而将月食称为“小亏”,说的是两者现象的不同。

    蚀,会意字,意为亏损。日全食时,月球会将太阳的大部分光挡住,只露出最外层的日冕。在我们看来,就是天瞬间黑了下来,也看得见星星了

    那么何为“小亏”?月全食发生时,地球大气折射阳光照亮月面,其中红光波段大多数被折射,而其他可见光大多被散射,所以我们看到的是“月亮并未完全消失,而是会发出红铜色的微光”。这也是大家所困惑的为什么月全食仍能看到红色的月亮的原因。

                      月之小亏

            (cr to 蒋宇航 北京

【超级月亮应为近地点】

    事实上每个月的朔、望,日月地都会在黄道面上共线,即“同一度”,而因为黄道面和白道面不在一个平面上(有5度多的小差),所以不会发生日食或月食。

  只有当日月地共线,又日月恰好运行到黄道与白道的交点,即月球运行到了黄道面上时,日食或月食才会发生。

    沈括介绍的日月天象还有很多,这里选取的不过是少数片段,感兴趣的话大家可以在《梦溪笔谈》中发现更多: )

    所以说到底,超级蓝血月全食的罕见在于它凑齐了超级月亮、蓝月亮和月全食三个现象,150多年的周期,可谓是有生之年系列了。

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