狼月、血月、超级月亮这回全聚齐!覆盖整个美洲大陆,持续1小时

出品:川陀太空

美国东部时间2019年1月20日晚上10:33,太平洋标准时晚上7:33,北京时间1月21日上午11:33,月球将准时进入地球的本影区,持续到一直到美东部时间1月21日凌晨结束。本次月食可观测区域位于整个美洲大陆、欧洲和非洲西部,相当于大西洋两岸的大部分地区,我们所处的东亚则看不到这次月食。

值得一提的是,本次月全食发生在满月期间,月球运行到近地点,从地球上看,月亮会显得更大一些,在一些媒体人看来,这就是所谓的超级月亮。但这样的说法在天文学上并不严格,这一点接下来会解释到。根据NASA戈达德空间飞行中心的预测,月全食持续时间为1小时2分钟,如果从偏食开始算的话,整个月食过程持续3小时17分钟。

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图注:月全食原理

对于北美而言,下一次月食要到2022年才会再次上演,如果从世界范围来看,下一次月全食要到2021年了。上一次月全食出现在2018年7月28日,其阴影带覆盖的范围极广,南美、欧洲、非洲、亚洲、印度洋、大洋洲等都可以看到,也就是除了北美之外,地球上的大部分地区都可以看到不同程度的月偏食、月全食。

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图注:月食阴影带覆盖位置

2019年1月20日的月全食从美国东海岸开始,那么非洲和夏威夷地区的人们可看到月球东西地平线之上一点被本影遮挡,再往两侧就是东欧、中太平洋地区,这些地区的人们只能看到月偏食了。全世界能够看到这次月食的人口理论上达到28亿,最佳观测地点则位于美国东部。

月食原理

从NASA上发布的数据显示,红圈处是地球的本影区,红圈外围的灰色环是地球的半影区,月球这次正好全部进入地球的本影区。从大小看上,地球的本影直径要比月球盘面直径大2.5倍。也只有当月球进入地球的本影区域时,我们才会看到月全食,如果仅仅是从半影区掠过,那么我们看到的只是月偏食。

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图注:掠过北美的2019月全食

月食的出现是地球、太阳、月球三个天体排列成一条直线的结果,月球需要穿过地球的阴影区,一年可发生2至3次,但也有可能一次都不发生。与日食有所不同的是,日食平均每隔6个月出现一次,日食季持续大约34天,一年平均2次,但不代表地球上所有的地方都可以看到。日食观测可能就只有几分钟,但月食可长达数小时。

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本次月食事件图解:

在月全食期间,月球会穿过地球阴影的两个不同部分,一个称为本影,一个称为半影。本影顾名思义就是地球本身,将太阳光完全遮挡了,在本影之内,完全是黑暗的,一点阳光都看不到。那么在半影区就不同了,由于太阳光并不能看成是点光源,那么就会形成半影。这是就会出现两个同心圆,在半影区阴影带上,看到的就是月偏食,在本影区阴影带上看到的就是月全食。太阳相对地球而言并不是一个点光源,因此会形成半影区,手术室内之所以有无影灯,就是消除了本影区,将本影面积控制到最小,甚至没有,这就是无影灯的原理。

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图注:月全食示意图

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本次月食事件中,时间轴如何下

美国东部时间1月20日晚上9:36,月球的边缘开始进入地球的半影区,在接下来57分钟的时间内,月球会逐渐变暗,毕竟此时半影区内还有一些太阳光。

美国东部时间1月20日晚上10:33,月球边缘开始进入地球的本影区,这是月球开始明显变暗,就像缺了一角似的。按照我们古人的话说:天狗吃月亮就是从这个时候开始下嘴,随着月球进一步进入本影区,月面缺口越来越大。

美国东部时间1月20日晚上11:41,月球完全进入本影区内,这时候月球盘面边缘与本影圈内切完成,也标志着本次月食核心的部分:月全食的开始。那么本次月全食期间最高潮时刻在美国东部时间1月21日凌晨00:12到来,对应的北京时间为1月21日下午13:12,两个时区相差13个小时,且北京时间更快。

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但月球完全进入地球的本影区内之时,我们会看到一些有趣的现象,比如月球盘面看上去变成了橙红色。这是为什么呢?这是一位地球大气层的缘故,并非月球表面真的变红了。当太阳光照射到地球大气时,大气颗粒小分子散射蓝光,那么留下的红光就折射到地球的本影中。这时候月球正好处于本影中,很不幸就被红光给命中了,于是我们看到了月球就变成了橙红色。在日出、日落的时候,我们同样会看到类似的橙红色。

一方面除了大气中微小分子吸收和散射太阳光外,还有一点是分子直径比光波长要小得多,这是我们考虑到瑞利散射的作用,波长越小的光当发射散射时,其强度却是越大的。在能量守恒的情况下,短波长的光被大气散射和吸收了,太阳光在经过地球大气层时连续谱就被分离开,同时方向也被改变。长波长的光当然就更多一些,折射到本影区的月球表面,于是我们看到的月亮就是红色。

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美国东部时间1月21日凌晨00:43,月球盘面边缘离开本影区,进入另一侧半影区,这时候月全食阶段结束。

美国东部时间1月21日凌晨01:50,月球完全离开本影区,并继续在另一侧半影区内移出。

美国东部时间1月21日凌晨02:48,月食结束。

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在月食期间,天文观测是一项非常重要的事,可以为我们解答许多问题。比如古希腊时期,亚里士多德就发现月食期间在月球上投下的阴影是圆的,而且无论在地球上的哪儿,月食目击事件中都指出这个阴影是圆的。于是亚里士多德就意识到当地球是圆的时候,这个阴影才有可能是圆的,这也是地球是圆的早期启示之一,为后来的大航海时代的开启奠定了基础。

同样是希腊天文学家,希帕克斯通过对比月球期间恒星相对论太阳位置的变化,并且与过去上百年观测记录相比,发现了地球自转轴长期进动的现象,这就是岁差。我们现在知道,地球在2.6万年一次的周期内完成一次摆动,或者我们也可以称之为进动周期。

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为什么要在月食时观测其他恒星的位置,就是因为太阳光被遮挡了,这样更容易观测到昏暗的恒星。如果没有岁差的存在,那么天球上的恒星应该都在同一个地方,当希腊天文学家希帕克斯发现恒星位置发生变化的时候,我们就知道地球一定在其自转轴上摆动。摆动现象也是地球非标准球体的证明,因为地球是椭球体,赤道比较鼓,而且赤道面和黄道面不重合,引发了地轴进动。

讲到岁差其实还有一个故事,玛雅文明所预言的2012年是世界末日,其实是它们将岁差分为5个部分,每个季为5125年,比较巧合的是2012年是最后一季的开始,也就是第五太阳纪的开始。当然玛雅文明肯定不知道啥是岁差,但它们却知道的是一个周期为2.6万年玩意儿,至于是怎么算出来,这就是它们比较牛逼的地方了。还别说,玛雅文明使用到260天周期的历法与我国古人创造的干支纪法相似,这说明了自然界确实有一种规律的存在,古人通过计算、观测天象可以通过不同的方法得出。在爱迪生发明电灯之外,古人晚上除了造人,就是看天,几千年下来的积累可不是一般人能够想象的。

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超级月亮的误区

超级月亮这个词其实是有问题的,因为天文学术语中没有这个说法,也就是说当月球运行到近地点时恰逢满月,我们并没有将这个时候的月亮定义为超级月亮。从直观上看,近地点满月确实看起来会大很多,因为在远地点月球距离地球为40.55万公里,近地点时月球距离地球36.33万公里,在每27天为一个周期的轨道中,会遇到满月时月球的近地点的情况,这就是超级月亮的由来。既然有超级满月,那么就有超级新月,月球的轨道上的任何一个点都可能出现满月或者新月。

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图注:近地点的满月比远地点会大14%

但满月、近地点同时满足的时候,月球看上去会比远地点时的满月大14%,其实这样的感觉需要对比才能明显察觉到。网络上流传的一些超级月亮其实不满足近地点、满月两个条件,只不过是用长焦头拍的,看上去月亮变大的而已。处于近地点时的满月确实是更亮一些,量化上看,亮度会增加大约30%,可通过平方反比定律进行计算。超级月亮出现时,对地月系的影响是肯定没有的,网络上有人认为会导致火山、地震等,这是不科学的。

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图注:血月、狼月是个比较应景的名词,这一次血月和狼月同时亮相

血月的说法与超级月亮一样,都不是正统的解释,而且血月还有基督教传教士自带的末日说法。最经典的溯源就是约珥书中所描述的:太阳变成黑暗,月亮变成了血液,从2014年开始,基督教传教士约翰-哈吉就将2014年至2015年出现了四次月全食描述成血月。所以血月的说法有很强的宗教解释特点,而且还涉及到一些阴谋论的传播。正确的说法应该是偏红的月亮,红铜色的月亮,用血来形容月亮的红铜色,有点玩过头了。狼月的说法来自印第安人,其应景是冰天雪地的1月发生的满月,称之为狼月。这一次月全食,超级月亮、血月、狼月全部都到齐了!


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