狼月、血月、超級月亮這回全聚齊!覆蓋整個美洲大陸,持續1小時

出品:川陀太空

美國東部時間2019年1月20日晚上10:33,太平洋標準時晚上7:33,北京時間1月21日上午11:33,月球將準時進入地球的本影區,持續到一直到美東部時間1月21日凌晨結束。本次月食可觀測區域位於整個美洲大陸、歐洲和非洲西部,相當於大西洋兩岸的大部分地區,我們所處的東亞則看不到這次月食。

值得一提的是,本次月全食發生在滿月期間,月球運行到近地點,從地球上看,月亮會顯得更大一些,在一些媒體人看來,這就是所謂的超級月亮。但這樣的說法在天文學上並不嚴格,這一點接下來會解釋到。根據NASA戈達德空間飛行中心的預測,月全食持續時間為1小時2分鐘,如果從偏食開始算的話,整個月食過程持續3小時17分鐘。

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圖注:月全食原理

對於北美而言,下一次月食要到2022年才會再次上演,如果從世界範圍來看,下一次月全食要到2021年了。上一次月全食出現在2018年7月28日,其陰影帶覆蓋的範圍極廣,南美、歐洲、非洲、亞洲、印度洋、大洋洲等都可以看到,也就是除了北美之外,地球上的大部分地區都可以看到不同程度的月偏食、月全食。

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圖注:月食陰影帶覆蓋位置

2019年1月20日的月全食從美國東海岸開始,那麼非洲和夏威夷地區的人們可看到月球東西地平線之上一點被本影遮擋,再往兩側就是東歐、中太平洋地區,這些地區的人們只能看到月偏食了。全世界能夠看到這次月食的人口理論上達到28億,最佳觀測地點則位於美國東部。

月食原理

從NASA上發佈的數據顯示,紅圈處是地球的本影區,紅圈外圍的灰色環是地球的半影區,月球這次正好全部進入地球的本影區。從大小看上,地球的本影直徑要比月球盤面直徑大2.5倍。也只有當月球進入地球的本影區域時,我們才會看到月全食,如果僅僅是從半影區掠過,那麼我們看到的只是月偏食。

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圖注:掠過北美的2019月全食

月食的出現是地球、太陽、月球三個天體排列成一條直線的結果,月球需要穿過地球的陰影區,一年可發生2至3次,但也有可能一次都不發生。與日食有所不同的是,日食平均每隔6個月出現一次,日食季持續大約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。日食觀測可能就只有幾分鐘,但月食可長達數小時。

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本次月食事件圖解:

在月全食期間,月球會穿過地球陰影的兩個不同部分,一個稱為本影,一個稱為半影。本影顧名思義就是地球本身,將太陽光完全遮擋了,在本影之內,完全是黑暗的,一點陽光都看不到。那麼在半影區就不同了,由於太陽光並不能看成是點光源,那麼就會形成半影。這是就會出現兩個同心圓,在半影區陰影帶上,看到的就是月偏食,在本影區陰影帶上看到的就是月全食。太陽相對地球而言並不是一個點光源,因此會形成半影區,手術室內之所以有無影燈,就是消除了本影區,將本影面積控制到最小,甚至沒有,這就是無影燈的原理。

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圖注:月全食示意圖

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本次月食事件中,時間軸如何下

美國東部時間1月20日晚上9:36,月球的邊緣開始進入地球的半影區,在接下來57分鐘的時間內,月球會逐漸變暗,畢竟此時半影區內還有一些太陽光。

美國東部時間1月20日晚上10:33,月球邊緣開始進入地球的本影區,這是月球開始明顯變暗,就像缺了一角似的。按照我們古人的話說:天狗吃月亮就是從這個時候開始下嘴,隨著月球進一步進入本影區,月面缺口越來越大。

美國東部時間1月20日晚上11:41,月球完全進入本影區內,這時候月球盤面邊緣與本影圈內切完成,也標誌著本次月食核心的部分:月全食的開始。那麼本次月全食期間最高潮時刻在美國東部時間1月21日凌晨00:12到來,對應的北京時間為1月21日下午13:12,兩個時區相差13個小時,且北京時間更快。

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但月球完全進入地球的本影區內之時,我們會看到一些有趣的現象,比如月球盤面看上去變成了橙紅色。這是為什麼呢?這是一位地球大氣層的緣故,並非月球表面真的變紅了。當太陽光照射到地球大氣時,大氣顆粒小分子散射藍光,那麼留下的紅光就折射到地球的本影中。這時候月球正好處於本影中,很不幸就被紅光給命中了,於是我們看到了月球就變成了橙紅色。在日出、日落的時候,我們同樣會看到類似的橙紅色。

一方面除了大氣中微小分子吸收和散射太陽光外,還有一點是分子直徑比光波長要小得多,這是我們考慮到瑞利散射的作用,波長越小的光當發射散射時,其強度卻是越大的。在能量守恆的情況下,短波長的光被大氣散射和吸收了,太陽光在經過地球大氣層時連續譜就被分離開,同時方向也被改變。長波長的光當然就更多一些,折射到本影區的月球表面,於是我們看到的月亮就是紅色。

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美國東部時間1月21日凌晨00:43,月球盤面邊緣離開本影區,進入另一側半影區,這時候月全食階段結束。

美國東部時間1月21日凌晨01:50,月球完全離開本影區,並繼續在另一側半影區內移出。

美國東部時間1月21日凌晨02:48,月食結束。

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在月食期間,天文觀測是一項非常重要的事,可以為我們解答許多問題。比如古希臘時期,亞里士多德就發現月食期間在月球上投下的陰影是圓的,而且無論在地球上的哪兒,月食目擊事件中都指出這個陰影是圓的。於是亞里士多德就意識到當地球是圓的時候,這個陰影才有可能是圓的,這也是地球是圓的早期啟示之一,為後來的大航海時代的開啟奠定了基礎。

同樣是希臘天文學家,希帕克斯通過對比月球期間恆星相對論太陽位置的變化,並且與過去上百年觀測記錄相比,發現了地球自轉軸長期進動的現象,這就是歲差。我們現在知道,地球在2.6萬年一次的週期內完成一次擺動,或者我們也可以稱之為進動週期。

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為什麼要在月食時觀測其他恆星的位置,就是因為太陽光被遮擋了,這樣更容易觀測到昏暗的恆星。如果沒有歲差的存在,那麼天球上的恆星應該都在同一個地方,當希臘天文學家希帕克斯發現恆星位置發生變化的時候,我們就知道地球一定在其自轉軸上擺動。擺動現象也是地球非標準球體的證明,因為地球是橢球體,赤道比較鼓,而且赤道面和黃道面不重合,引發了地軸進動。

講到歲差其實還有一個故事,瑪雅文明所預言的2012年是世界末日,其實是它們將歲差分為5個部分,每個季為5125年,比較巧合的是2012年是最後一季的開始,也就是第五太陽紀的開始。當然瑪雅文明肯定不知道啥是歲差,但它們卻知道的是一個週期為2.6萬年玩意兒,至於是怎麼算出來,這就是它們比較牛逼的地方了。還別說,瑪雅文明使用到260天週期的歷法與我國古人創造的干支紀法相似,這說明了自然界確實有一種規律的存在,古人通過計算、觀測天象可以通過不同的方法得出。在愛迪生髮明電燈之外,古人晚上除了造人,就是看天,幾千年下來的積累可不是一般人能夠想象的。

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超級月亮的誤區

超級月亮這個詞其實是有問題的,因為天文學術語中沒有這個說法,也就是說當月球運行到近地點時恰逢滿月,我們並沒有將這個時候的月亮定義為超級月亮。從直觀上看,近地點滿月確實看起來會大很多,因為在遠地點月球距離地球為40.55萬公里,近地點時月球距離地球36.33萬公里,在每27天為一個週期的軌道中,會遇到滿月時月球的近地點的情況,這就是超級月亮的由來。既然有超級滿月,那麼就有超級新月,月球的軌道上的任何一個點都可能出現滿月或者新月。

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圖注:近地點的滿月比遠地點會大14%

但滿月、近地點同時滿足的時候,月球看上去會比遠地點時的滿月大14%,其實這樣的感覺需要對比才能明顯察覺到。網絡上流傳的一些超級月亮其實不滿足近地點、滿月兩個條件,只不過是用長焦頭拍的,看上去月亮變大的而已。處於近地點時的滿月確實是更亮一些,量化上看,亮度會增加大約30%,可通過平方反比定律進行計算。超級月亮出現時,對地月系的影響是肯定沒有的,網絡上有人認為會導致火山、地震等,這是不科學的。

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圖注:血月、狼月是個比較應景的名詞,這一次血月和狼月同時亮相

血月的說法與超級月亮一樣,都不是正統的解釋,而且血月還有基督教傳教士自帶的末日說法。最經典的溯源就是約珥書中所描述的:太陽變成黑暗,月亮變成了血液,從2014年開始,基督教傳教士約翰-哈吉就將2014年至2015年出現了四次月全食描述成血月。所以血月的說法有很強的宗教解釋特點,而且還涉及到一些陰謀論的傳播。正確的說法應該是偏紅的月亮,紅銅色的月亮,用血來形容月亮的紅銅色,有點玩過頭了。狼月的說法來自印第安人,其應景是冰天雪地的1月發生的滿月,稱之為狼月。這一次月全食,超級月亮、血月、狼月全部都到齊了!


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