第十四講 月食與日食

↓1.光線與影子。

↓2.地球的影錐、半影。

↓3.在什么樣的條件下會(huì)發(fā)生日食與月食。

↓4.為什么在每個(gè)朔望月中不止有一次日食與月食。

↓5.月偏食與月全食、發(fā)生月食時(shí)月球變紅。

↓6.通過地球的影子是圓形的來證明地球是球形的、月食對于各個(gè)區(qū)域都是普遍發(fā)生的并且是同時(shí)發(fā)生的。

↓7.日食的必要條件。

↓8.黑板上的日食實(shí)驗(yàn)、日全食、日偏食、日環(huán)食。

↓9.日食是從一個(gè)地區(qū)到另一個(gè)地區(qū)逐步發(fā)生的、月球投在地球上的圓形陰影區(qū)域。

↓10.發(fā)生日全食的基本情況。

↓11.日食與月食的預(yù)測、天空中不可違反的法則、迦勒底周期。

↓12.與月食的發(fā)生頻率、19世紀(jì)發(fā)生的日全食。

↓1.光線在同一種介質(zhì)中是沿著直線傳播的。因此，當(dāng)一道光線通過百葉窗的縫隙照射進(jìn)一個(gè)黑暗的房間時(shí)，由于它照亮了懸浮在空氣中的灰塵顆粒，我們就能夠看到這道光線形成一條筆直的光束。如果我們在這條光束的傳播路徑上放置一個(gè)不透明的東西，比如說一只手，那么，被該物體擋往的后面，就立即會(huì)出現(xiàn)一片黑暗的區(qū)域。由于光線在直線的傳播路徑上被擋住了，不能穿過手繼續(xù)往前傳播，我們將這片黑暗的區(qū)域稱為陰影或影子。陰影并不是物體投射出的一種特殊的黑暗物質(zhì)，而是由于障礙物阻礙了光線的傳播，從而障礙物的后面缺少光線而造成的。在理想狀態(tài)下，沒有任何反射光線進(jìn)入到陰影之中，那么一個(gè)不透明物體的陰影就是完全黑暗的，并且任何放置于陰影中的物體都會(huì)完全看不到。在太陽光束中的手的影子是不完全的，因?yàn)槿匀粫?huì)有一些空氣與灰塵顆粒的反射光照射進(jìn)影子中。我們每天都能看到的影子也是不完全的，因?yàn)樘柕闹鄙涔獠荒苌涞接白永?，但沒有什么東西能夠阻止大氣、地面等周圍這些物體的漫射光射到這些影子里，因此在白天是不可能有完全黑暗的影子的。只有在高空中，在那兒不存在什么東西能夠使光線散射開來，光線也就不能被散射到太陽光照不到的區(qū)域，影子在這種情形下才是完全黑暗的。要形成完全黑暗的影子，我們需要在太陽光線的傳播路徑上放置一個(gè)不透明的屏障。那么，這樣一個(gè)屏障是什么呢？有很多種屏障，它們的體積都非常大，如月球與地球，這兩個(gè)巨大的屏障能夠擋住太陽光，就像我們的手遮住了光線，使它不能穿過百葉窗的縫隙一樣，這樣就在它們的后面形成了一個(gè)巨大的圓錐形黑暗區(qū)域。我們首先來研究一下地球的影子。

↓2.在圖60中，圓S代表太陽，圓T代表地球。我們在圖上畫兩條直線AC與BC，使得它們分別與這兩個(gè)圓的邊相切，在幾何學(xué)上，我們將這兩條直線稱為外切線。借助于一張平面圖，我們用一個(gè)理想的錐形角或圓錐來表示它們：地球和太陽都包含在這個(gè)圓錐中，地球靠近圓錐底部一些，而太陽則處于圓錐口附近，它們就像裝在一個(gè)圓錐形紙筒中的兩個(gè)大小不等的球一樣。這樣，我們就可以看到，處于地球面向太陽背側(cè)的那一部分，也即地球T至圓錐底部C的那部分，是不能被太陽光照射到的。這是因?yàn)楣饩€要沿著直線到達(dá)這里，它需要整個(gè)穿過地球。TC這一部分，即由于受到我們地球這一不透明的屏障阻礙而使得太陽光線不能到達(dá)的區(qū)域，我們將之稱為本影影錐，這片黑暗圓錐以地球球體圓周作為它的底，這個(gè)底的大小是40000千米，它的長是地球半徑的216倍，或是地球到月球距離的3倍至4倍。這就是處于地球后面的本影影錐的大小，它跟著地球在天空中環(huán)游，就像我們的影子跟在我們后面走一樣。

圖60

我們再作兩條直線DV與BK，如圖61所示，我們將這兩條直線稱為內(nèi)切線。這兩條直線交叉形成了兩個(gè)想象的圓錐，這兩個(gè)圓錐頂點(diǎn)相對。其中一個(gè)圓錐中包含著太陽，而另一個(gè)圓錐中包含著地球。KV圓錐與本影之間的區(qū)域，我們稱之為半影。這片區(qū)域并不像本影那樣是完全黑暗的，而是或多或少受到光線的照射，因?yàn)樵谶@個(gè)地方并不是完全看不到太陽的?，F(xiàn)在我們來研究半影上的一個(gè)點(diǎn)，比如說H點(diǎn)，如果我們作一條直線HR，使它與地球相切，并在R處到達(dá)太陽。根據(jù)圖中所示，我們知道，位于R點(diǎn)以下的太陽上的區(qū)域，是不能將光線照射到H點(diǎn)處的，這是因?yàn)榈厍驌踝×颂柟饩€的傳播。但是位于R點(diǎn)以上的太陽上的區(qū)域，則可以自由地將光線照射到H點(diǎn)處。因此，H處并不是完全被照亮的，因?yàn)樵谶@個(gè)地方并不能完整地看到太陽。第二個(gè)點(diǎn)H′處，它離本影區(qū)域更近些，因此它接收到的太陽光線照射要更加少一些。因?yàn)閷τ谠擖c(diǎn)而言，所有位于R′點(diǎn)以下的太陽上區(qū)域，都是看不到的。因此，在半影上，越靠近本影的區(qū)域，它的亮度也就越弱，因?yàn)檫@時(shí)太陽的可見部分變小了?，F(xiàn)在我們考察被太陽照亮的地球半球后面的三個(gè)區(qū)域：即受到完整太陽光線照射的區(qū)域，本影區(qū)域和半影區(qū)域。第一個(gè)區(qū)域，即內(nèi)切線K與V形成的理想圓錐以外的區(qū)域，在這里可以毫無阻礙得看到太陽，因此它受到太陽的照射是完整的。第二個(gè)區(qū)域，即太陽和地球的兩條外切線形成的圓錐，沒有任何太陽光線能夠照射到這里，因此它是完全黑暗的。第三個(gè)區(qū)域，即夾在本影和KV構(gòu)成的圓錐之間的區(qū)域，在這里只能看到太陽的一部分，因此在這個(gè)區(qū)域中，被太陽光照的亮度是逐漸減弱的，從完全的光明逐漸過渡到完全的黑暗。如果在地球的后面放置上一個(gè)很大的天體屏幕，那么這塊屏幕就會(huì)包括這三個(gè)區(qū)域，本影在屏幕上就是一個(gè)完全漆黑的圓，半影是圍繞著這個(gè)圓的逐漸變亮的圓環(huán)，在這兩個(gè)區(qū)域的最外面就是被完全照亮的區(qū)域。

圖61

↓3.在天空中，實(shí)際上并沒有任何屏幕可以使我們看到地球陰影的樣子，就像我們可以看到一根尺子在一張紙上投下的影子那樣。盡管這個(gè)黑色的圓錐可以延伸至140萬千米的遠(yuǎn)處，但在這個(gè)范圍內(nèi)它只遇到了一個(gè)天體，而且這個(gè)天體太小了，并不能作為屏幕來讓我們看到上述景象，這個(gè)天體就是離我們地球最近的鄰居，月球。它離我們地球的平均距離是地球半徑的60倍，但是那片黑暗圓錐卻可以延伸至地球半徑的216倍處，因此月球有時(shí)候就會(huì)被地球的影子掃過，甚至有時(shí)候會(huì)被地球的影子完全覆蓋住，那么這時(shí)候會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象呢？當(dāng)月球進(jìn)入影錐區(qū)中時(shí)，月球由于受到地球的遮擋，它不能再接收到太陽的光線照射，而且由于月球本身是不發(fā)光的，這樣它就會(huì)突然地變黑，變成一個(gè)完全看不見的東西了，這就是月食。要發(fā)生一次月食，需要有一個(gè)必不可少的條件，即月球必須位于地球背向太陽的那一側(cè)。我們再重新回到第十三講中去看看圖58，我們可以看到，這種情形只有在滿月的時(shí)候才會(huì)發(fā)生，即天文學(xué)家的說的沖的時(shí)候才能滿足這個(gè)條件。按理說每隔28天或29天就會(huì)發(fā)生一次月食，這時(shí)月球背向太陽，稱為滿月。但實(shí)際上并非如此，我們現(xiàn)在來講講其中的原因。在解釋相位的時(shí)候，你們可能會(huì)認(rèn)為，在新月時(shí)，月球正好處于地球與太陽之間，在滿月時(shí)，月球則處于地球面向太陽的背面，并與地球及太陽在一條直線上，我并沒有阻止你們這么認(rèn)為，但實(shí)際情況并不是這樣的。在月球繞著地球轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，月球很少能與地球及太陽連成一條直線，這是因?yàn)椋能壍啦⒉皇乔『谜龑χ@個(gè)方向的。月球有時(shí)候會(huì)處于地球與太陽連線的下邊，有時(shí)候在這條直線的上邊，有時(shí)候在這條直線的旁邊，盡管它離那條直線相距不是很遠(yuǎn)，但這足以使它不能將自己的影子投射到地球上，形成日食，只有它自己完全進(jìn)入地球的影子中，才能形成月食。

↓4.但是月球由于受到地球引力的影響，在地球圍繞著太陽轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，它會(huì)一起伴隨著地球繞著太陽轉(zhuǎn)動(dòng)。月球在每一個(gè)時(shí)刻都會(huì)改變著它的軌道，這使得它的軌道不是一個(gè)圓周，而是變成了一根非常復(fù)雜的彎彎曲曲的線。由于月球的軌道是無時(shí)無刻不在變化的，因此這三顆星只有在很偶然的情況下才能處于一條直線上。只有在這種情形下才能發(fā)生日食與月食的情況：在合或新月時(shí)期才會(huì)發(fā)生日食，而在沖或滿月時(shí)期才會(huì)發(fā)生月食。

當(dāng)同時(shí)發(fā)生日食與月食時(shí)，即既處于滿月時(shí)期，并且太陽、地球、月球這三顆星幾乎處于同一條直線上，而且月球位于地球面向太陽的背側(cè)，此外，月球還要進(jìn)入地球的錐影之中，由于地球的影錐比月球所能達(dá)到的距離大上三四倍，因此它足夠覆蓋住整個(gè)月球。當(dāng)月球經(jīng)過地球的背后時(shí)，可能會(huì)發(fā)生如下三種情形：月球或者會(huì)整個(gè)地進(jìn)入地球的本影中，或者會(huì)一部分進(jìn)入地球的本影，或者它只進(jìn)入到地球的半影中。我們在圖62中可以觀察到這三種情形。

圖62

如圖62所示，當(dāng)月球運(yùn)行到地球背后、處于方向1的位置時(shí)，它只穿過地球的半影，也就是說，這個(gè)空間區(qū)域由于太陽部分地被我們的地球遮住，并沒有被太陽光線完全照射到，因此該區(qū)域就是光照不完全的。因此月球的亮度稍微減弱了一些，它那巨大的灰色區(qū)域變得更深暗了一些，僅僅是這樣而已。月球有時(shí)會(huì)發(fā)暗，仿佛被一層薄霧蒙住了一樣，而當(dāng)它從半影中走出來時(shí)，又恢復(fù)了它那光彩照人的亮度。在這兩種情形下，我們都能看到月球。這時(shí)，真正的月食還沒有到來。

在圖62中，現(xiàn)在我們假設(shè)月球處于方向2的位置上。首先，當(dāng)月球進(jìn)入半影時(shí)，它的顏色會(huì)變得暗淡一些，隨后，在它那發(fā)亮的圓盤上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)黑色的缺口，這個(gè)缺口漸漸地占據(jù)了這個(gè)圓盤的大部分區(qū)域。由于月球有部分區(qū)域進(jìn)入本影之中，所以才會(huì)產(chǎn)生這樣一個(gè)黑色的缺口。所有進(jìn)入黑色錐影中的黑色區(qū)域，都會(huì)變得越來越黑，最后變得完全看不見了。由于太陽的光線不能照射到這里，所有位于缺口之外的部分都是可見的，但由于它處于半影之中，所以呈現(xiàn)出變得暗淡的樣子，這種情形，我們可以把它稱之為月偏食。

當(dāng)月球的位置完全處于影錐之中時(shí)，比如說處于圖62中的方向3的位置上時(shí)，這種情形就是月全食。隨著月球逐漸地進(jìn)入到本影的區(qū)域，月球的圓盤缺口不斷地增大，當(dāng)月球完全進(jìn)入本影之中時(shí)，它的圓盤就整個(gè)地消失不見了，過了一段時(shí)間之后，月球圓盤開始逐漸地在另一側(cè)出現(xiàn)。月全食的持續(xù)時(shí)間有時(shí)長一些、有時(shí)短一些，這取決于月球穿過的本影的厚度。在月球要穿過本影中心軸的情形下，月全食的持續(xù)時(shí)間最長，此時(shí)，月球完全處于黑暗之中的時(shí)間持續(xù)大約接近兩個(gè)小時(shí)。在這種情形下，我們將月球所經(jīng)歷的相位都考慮進(jìn)去，也就是說從它接觸到本影、它的圓盤開始凹陷下去，到它的圓盤從另一側(cè)完全顯現(xiàn)出來，整個(gè)月食過程持續(xù)的時(shí)間大約是四個(gè)小時(shí)。

↓5.在月全食的時(shí)候，月球并不總是完全消失不見的，盡管在這種情形中，月球會(huì)整個(gè)地進(jìn)入到地球的本影之中，但通常我們還是可以看到月球的，只不過它的顏色是模糊的微弱的紅色，這種微弱的紅色，是由地球的大氣層造成的。你們知道有一種玻璃片，它能夠把太陽光集中起來，集中為一個(gè)非常亮非常燙的點(diǎn)，我們把這種玻璃片叫做凸透鏡。這種透鏡之所以具有這種性質(zhì)，是因?yàn)樗軌蚋淖児饩€的方向，換句話說，光線發(fā)生了折射。地球的大氣層就像一面巨大凸透鏡一樣起著作用，它能夠改變太陽光線的直線路徑，將光線折射出去，使得它們集中照射在月球所在空間的后面。因此，盡管地球擋住了月球，但月球還是能夠接收到一部分微弱的光線。折射光到達(dá)月球上面，要穿過厚厚的大氣層，在它的傳播過程中，它會(huì)遇到靠近地面的濕而重的大氣，這樣，光線就會(huì)變得微弱，呈現(xiàn)出暗淡的紅色，就像早晨和落山時(shí)的太陽發(fā)射出斜斜的光線一樣，這就是月食時(shí)月球圓盤上會(huì)產(chǎn)生紅銅色的原因。此外，我們還注意到，在產(chǎn)生月食的時(shí)候，大氣層的狀況會(huì)極大地改變月球的可見程度。倘若大氣層中含有很多的水蒸氣，那么它就會(huì)使得傳播中的太陽光線變得非常暗淡，由此使得月球完全不可見。

↓6.如果月球的圓盤足夠大，大得足夠接收到地球的整個(gè)影子，那么我們就會(huì)看到這個(gè)影子的形狀是一個(gè)黑色的圓，這就是地球是球形的一個(gè)強(qiáng)有力證據(jù)。月球距離我們地球很遠(yuǎn)，它要完全地截住地球的本影，就需要足夠大的面積，也就是說，月球的大小要足夠大。不止如此，在發(fā)生月偏食的時(shí)候，月球還是向我們提供了另一個(gè)地球是球形的證據(jù)：每當(dāng)發(fā)生月偏食時(shí)，投射到月球圓盤上的影子的輪廓，都是一個(gè)規(guī)則的圓弧形狀。

無論是月全食還是月偏食，這都不是一個(gè)局部現(xiàn)象，并不是有些地區(qū)看不到而有些地區(qū)看得到，也不是有些地區(qū)早一些而有些地區(qū)晚一些。對于地球上的所有地區(qū)，月食都是從同一時(shí)刻開始、又在同一時(shí)刻結(jié)束的，而且，只要月球沒有落下山，從地球的一端到另一端，地球上所有的地區(qū)看到的都是相同的月食景象，整個(gè)半球上的人都同時(shí)看到月食。如果我們能夠離開地球，到達(dá)天空中的任何一個(gè)位置，我們會(huì)看到月球逐漸地變暗，就像我們在地球上所看到的一樣。在一間黑暗的房子中，關(guān)掉一盞燈，房間中所有的地方就會(huì)馬上看不到這盞燈了。同樣的，當(dāng)月球進(jìn)入地球的本影之中時(shí)，月球也就會(huì)失去光亮了，也就是說，它就不能接收到使它發(fā)亮的太陽光線了，在這個(gè)時(shí)刻，地球上所有的地方就都能看到月食。不僅從地球上看不到月球，而且在宇宙中的其他地方也看不到月球，因此，月食是對于所有地方都普遍發(fā)生的，也是同時(shí)發(fā)生的。

↓7.日食則具有相反的特征。它只在某些地方出現(xiàn)，并且是從一個(gè)地方到另一個(gè)地方依次出現(xiàn)的。你們很快就會(huì)明白這一點(diǎn)?，F(xiàn)在，首先讓我們探討一番其原因。太陽作為光源而言，它不會(huì)像月球那樣進(jìn)入地球的陰影中就會(huì)變得黑暗起來。顯而易見，只要太陽在的時(shí)候，黑暗就不會(huì)存在，但是一個(gè)不透明的屏障會(huì)擋住我們看到太陽的視線，于是對我們來說就有日食的現(xiàn)象。月球就是這樣一個(gè)屏障。你們還記得，當(dāng)月球?qū)⑺幱谝雇淼陌肭蜣D(zhuǎn)向我們時(shí)，即在新月末期時(shí)，月球正好經(jīng)過地球與太陽之間，如果這三個(gè)星球正好位于一條直線上，那么就會(huì)產(chǎn)生日食。但是我已經(jīng)告訴過你們，由于月球的軌道是傾斜的，所以這三個(gè)星球成一條直線的情形很少出現(xiàn)。月球通常不會(huì)正好處于地球與太陽連線上，因此一般不會(huì)將它的影子投射到地球上。否則的話，每一個(gè)朔望月就會(huì)發(fā)生一次日食?？傊?，要產(chǎn)生日食現(xiàn)象，月球首先要處于地球與太陽之間，也就是說，月球正處于新月時(shí)期。但這些條件還不夠，還需要一個(gè)條件，即月球與另外兩個(gè)星球幾乎處于同一條直線上。在第一個(gè)條件滿足的前提下，請你來做下面的實(shí)驗(yàn)。

↓8.在一塊黑板上畫一個(gè)稍微大一點(diǎn)的圓，用粉筆把圓內(nèi)涂白，然后在你手里拿著一塊小小的圓紙板，最好是一枚硬幣，將它放到你一只眼睛的前面，并閉上另一只眼睛。接下來，你站到黑板上白圓的前面。如果這枚硬幣離你足夠近的話，那么它就會(huì)擋住你的視線，使你看不到整個(gè)圓圈，不管那個(gè)圓圈畫得有多大。在某種意義上，它就是食了，但是全食現(xiàn)象只能在遮擋的硬幣后面那部分區(qū)域才能發(fā)生，位于你左邊或右邊的人，他們還是能夠看到黑板上的白色圓圈?，F(xiàn)在，請你不要改變硬幣的位置，將你的頭稍微傾斜一點(diǎn)，從而改變你視線的方向，這時(shí)，你就能看到圓圈的一部分，就像月牙一樣，這個(gè)部分是凹陷下去的，這時(shí)發(fā)生的是偏食。將你的頭繼續(xù)傾斜下去，那么你看到的這枚月牙就會(huì)不斷擴(kuò)大，很快你就能看到整個(gè)圓圈了，于是在那個(gè)地方就不再有食了，最后我們再回到最初的位置上。這時(shí)，眼睛、硬幣與白色的圓圈是正好處于同一條直線上的。一開始，圓圈是完全被遮住的，你慢慢地將硬幣從眼前往前移動(dòng)，向著白圓的方向靠近，你就會(huì)看到白圓會(huì)慢慢地從硬幣周圍露出邊來，呈現(xiàn)為一個(gè)圓環(huán)的形狀，這種食，即它的中間部分被擋住，而周邊則可以被看到，露出一個(gè)環(huán)的形狀，我們將它稱為環(huán)食。很明顯，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，這一切都由眼睛的位置決定。在硬幣的后面一定距離處，圓圈呈現(xiàn)的食是全食；在同一條直線上再遠(yuǎn)一點(diǎn)的距離，圓圈呈現(xiàn)的食是環(huán)食；在這條直線的旁邊，則圓圈呈現(xiàn)的食是偏食；若是再遠(yuǎn)一點(diǎn)，就不會(huì)有食的現(xiàn)象發(fā)生了。如果在同一枚硬幣的后面同時(shí)有幾個(gè)觀察者，那么，根據(jù)他們位置的不同，他們會(huì)看到不同的食。或者，更經(jīng)常出現(xiàn)的情形就是，完全看不到食的現(xiàn)象。

↓9.根據(jù)前文所作的解釋，我們用太陽圓盤來代替黑板上的白色圓圈，用月球圓盤來代替硬幣，用地球上的任何一個(gè)區(qū)域來代替觀察者的眼睛，這樣，我們就會(huì)準(zhǔn)確地了解日食的理論。月球要把整個(gè)地球上照到的太陽都遮住，或者如果你們愿意的話可以這么說，月球要用它的影錐來覆蓋住我們的地球，那么相對于它的大小，它對于我們地球是太遠(yuǎn)了。月球相當(dāng)于我們實(shí)驗(yàn)中的硬幣，對于正好位于硬幣后面的觀察者來說，它遮住了他看到白色圓圈的視線；而對于位于旁邊一點(diǎn)兒的觀察者而言，它使得他能看到白色圓圈的一部分或是能完全看到完整的白色圓圈。在最樂觀的情形下，也即當(dāng)月球離我們最近時(shí)，月球可以在地球表面上投下一個(gè)直徑為88千米的圓形影子。在這個(gè)圓形影子內(nèi)的所有點(diǎn)上，都看不見太陽，因此在這些點(diǎn)上看到的就是日全食；在靠近這個(gè)圓形影子的地方，那里的人們能夠部分地看到太陽，他們看到的就是日偏食；而離這個(gè)圓形影子更遠(yuǎn)的地方，則能夠看到整個(gè)的太陽，在那里，就不會(huì)有日食現(xiàn)象產(chǎn)生。但是，由于地球繞著它的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而月球繞著地球轉(zhuǎn)動(dòng)，因此這個(gè)圓形影子就會(huì)掠過地球表面的陸地與海洋，就會(huì)在地球表面上形成一個(gè)黑暗地帶，在這個(gè)黑暗地帶里面，從一個(gè)地方到另一個(gè)地方就會(huì)逐漸出現(xiàn)日全食現(xiàn)象，在黑暗地帶的外圍，則會(huì)出現(xiàn)日偏食現(xiàn)象。太陽在這些地方看上去是凹陷下去的，仿佛缺了一塊，越是靠近這條黑暗地帶的地方，太陽被月球圓盤遮住的地方就越大。在這兩個(gè)區(qū)域之外，就不會(huì)出現(xiàn)日食現(xiàn)象了。現(xiàn)在你們知道了，日食并不像月食那樣是在所有地方都發(fā)生的，也并不是同時(shí)發(fā)生的，它是隨著月球往前運(yùn)行、其圓盤逐漸地侵入地球與太陽之間，日食現(xiàn)象也漸漸地從一個(gè)區(qū)域過渡到另一個(gè)區(qū)域。在前文中我們所做的實(shí)驗(yàn)中，我們假設(shè)在黑板的白色圓圈前面有一排觀察者，同時(shí)我們還假設(shè)硬幣是不斷移動(dòng)的，它依次遮住不同觀察者的視線，那么，所有的觀察者就不會(huì)同時(shí)看不到白色圓圈，而是一個(gè)接一個(gè)地看不到白色圓圈。在同一時(shí)刻，根據(jù)硬幣位置的不同，一位觀察者看到的是全食，另一位觀察者看到的是偏食，其他觀察者可能就看不到食的現(xiàn)象。日食也是類似于這樣的情況。

如果月球距離我們足夠遙遠(yuǎn)，那么它就不能整個(gè)地遮住太陽。同樣的，當(dāng)我們使硬幣離我們的眼睛稍微遠(yuǎn)一些時(shí)，硬幣就會(huì)使得黑板上的白色圓圈露出周圍一圈，類似地，太陽在這種情形下有時(shí)會(huì)透過月球黑色圓盤的邊緣射出光線來，呈現(xiàn)出一個(gè)閃閃發(fā)光的狹窄的圓環(huán)形狀，這就是日環(huán)食。當(dāng)然，在同一個(gè)時(shí)刻，對位于地球上的某些區(qū)域來說，是日環(huán)食現(xiàn)象，而對于其他地區(qū)而言，則可能是日偏食現(xiàn)象，或可能是沒有日食現(xiàn)象發(fā)生。

↓10.日全食當(dāng)然是太陽讓我們看到的最神奇的景觀之一。在灑滿陽光的天空中，在太陽圓盤的西側(cè)邊緣，突然無緣無故地出現(xiàn)一塊黑色的缺口，這是從我們地球上觀察點(diǎn)看不到的月球圓盤移動(dòng)過來、將自己投在太陽圓盤上的緣故。這個(gè)黑色屏障不斷地往前移動(dòng)，于是太陽圓盤上的黑色區(qū)域就會(huì)不斷地?cái)U(kuò)大，很快地，太陽的一半都變黑了，似乎它那微弱的光線只能勉強(qiáng)地照亮那片可憐的區(qū)域。一分鐘一分鐘地過去，太陽那發(fā)亮的區(qū)域變得越來越小，到了最后，它那剩下的一小塊邊緣都消失不見了，于是黑暗便來臨了。這一切盡管很突然，但天空并不是完全的黑暗。這是因?yàn)樵谠虑虻暮谏珗A環(huán)周圍，還發(fā)出一圈白色光芒，我們可稱之為冕，對此我們還沒有作過解釋。這個(gè)白色圓環(huán)有時(shí)會(huì)產(chǎn)生神奇的效果，日全食現(xiàn)象發(fā)生的時(shí)候，在黑色的天空中，以往被大氣層的光亮所遮住的星星，現(xiàn)在能夠被看到了，至少那些最亮的星星是可以看到的。溫度下降，露水就出現(xiàn)了，你們會(huì)突然感到似乎有點(diǎn)涼爽，植物合上它們的枝葉，閉攏它們的花瓣，就像夜晚休息一樣；蝙蝠們，這些黃昏時(shí)分出現(xiàn)的憂郁的朋友，離開它們的棲息之處，在廣闊的天空中盤旋；而小鳥們則恰恰相反，將它們的頭藏在羽毛之中，或者是茫然地飛回到它們的巢中；所有的小動(dòng)物們都躺在路邊，不愿意被鞭子趕著往前走；公牛們在它們的牧場上圍成了一個(gè)圈，它們的角都一致對外，仿佛它們要聯(lián)合起來對付一個(gè)共同的危險(xiǎn)敵人。小雞們都躲在它們母親的翅膀下，而小狗們都嚇得躲在它們主人的腳跟邊發(fā)抖。人類自身，盡管他們知道產(chǎn)生這種異常黑暗的原因，而且事先也預(yù)測到了黑暗的降臨，但也情不自禁地會(huì)產(chǎn)生一種莫名的不安。在這種昏暗的現(xiàn)象面前，每個(gè)人都會(huì)在他的內(nèi)心深處產(chǎn)生一種不由自主的恐懼。啊，火紅的太陽，倘若你的面孔一直被蒙住的話，那是多么令人悲傷、多么令人驚駭啊！人們焦急地等待著，幾分鐘，最多五分鐘過去，然后一道光線就會(huì)迸射出來，光芒四射的太陽漸漸地從月球黑色圓盤上顯露出來，白天的光明又漸漸地恢復(fù)了正常。

↓11.在蒙昧?xí)r代，日食與月食會(huì)讓所有的種族都感到恐懼不安。人們將它們看做是上天發(fā)怒的恐怖征兆。在今天，科學(xué)讓人們的思想觀念變得更加健全，我們將日食與月食看做是這樣一種永恒定律的表達(dá)，即，月球與地球沿著不變的軌道運(yùn)行，它們會(huì)在某個(gè)固定的時(shí)間，與太陽出現(xiàn)在同一條直線上。我們不再將它們看成是一種災(zāi)禍的前兆，而是大自然那神圣的締造者賦予宇宙的一種永恒秩序的證明。熟悉天空力學(xué)的天文學(xué)家，不僅能夠精確地預(yù)測日食與月食的發(fā)生時(shí)間，而且他們能夠在很久之前就作出預(yù)測。他們能夠精確地計(jì)算出日食與月食的發(fā)生日期、發(fā)生時(shí)刻以及持續(xù)時(shí)間。他們也能預(yù)測出在哪些地區(qū)發(fā)生全食，在哪些地區(qū)發(fā)生偏食。他們的預(yù)測總是與事實(shí)相符，因?yàn)樗麄兊念A(yù)測是建立在絕對不會(huì)出錯(cuò)的數(shù)據(jù)之上的，是建立在珍貴的科學(xué)遺產(chǎn)之上的，是以天空的不可違背的規(guī)律作為基礎(chǔ)的。要想跟著他們一起做這些艱難的運(yùn)算，對于我們來說是不可能的。我們只要知道如下事實(shí)就足夠了，即每隔18年11天，日食與月食會(huì)回歸到同樣的秩序中來，我們把這個(gè)周期稱為迦勒底周期。因此，只要記錄下在一個(gè)周期即18年11天所發(fā)生的所有日食與月食，我們就能夠預(yù)測下一個(gè)周期的日食與月食。但這種方法只是一種粗略的方法，它最多只能提供相近的日期，卻不能確定日食與月食的詳細(xì)情況，即日食與月食發(fā)生的確切時(shí)刻以及可以觀測到的地點(diǎn)，因?yàn)槲覀円胫栏泳唧w的細(xì)節(jié)，就需要借助于高等幾何學(xué)的資源。

↓12.在一個(gè)周期即18年11天的時(shí)間里，會(huì)發(fā)生大約70次食，其中有41次日食、29次月食。但是對于某些特定的地區(qū)來說，日食的發(fā)生次數(shù)比月食的發(fā)生次數(shù)要少將近三倍，這是因?yàn)樵率呈瞧毡樾缘模簿褪钦f，面對月球的那個(gè)半球上的人們，能夠同時(shí)看到月食，但日食只會(huì)在地球表面上的一些有限的區(qū)域才能看到。在一年中，地球上最多只能發(fā)生七次食，要么是日食，要么是月食，最少發(fā)生兩次食，平均發(fā)生四次食。對于一個(gè)特定的地區(qū)來說，每兩百年才會(huì)出現(xiàn)一次日全食，但如果不考慮某個(gè)確切的地區(qū)，而是從全球來考慮的話，那么日全食發(fā)生的次數(shù)并不會(huì)很稀少。我們計(jì)算出，在一個(gè)世紀(jì)中，地球上發(fā)生日全食的次數(shù)是12次。1842年7月8日，在法國南部出現(xiàn)了日全食，1851年7月28日，在德國北部發(fā)生了日全食，1858年3月15日，在英國發(fā)生了日全食，1860年7月28日，在西班牙北部發(fā)生了日全食，1865年4月25日，在南美與非洲南部發(fā)生了日全食。要想看到在世紀(jì)末到來之前發(fā)生的日全食，你們就需要去遠(yuǎn)游，因?yàn)樵虑虻谋居皶?huì)投射到離法國很遠(yuǎn)的地方。