月球每月绕地球转一圈,为什么日食不是每月都有?

月球绕着地球转动,每隔大约27.3天绕行一周,这意味着月球每个月都会运行到太阳和地球之间。既然如此,为什么不是每个月都会发生日食呢?

白道

地球绕着太阳转动,这个运行轨迹被称为黄道。不过,以太阳为静止参照系,地球的运行轨道并非是真正意义上的二维平面,因其他天体的引力会对地球运动造成扰动。

另一方面,月球绕地球运动的轨道被称为白道。倘若白道面和黄道面是共面的,那么,每个月必然都会发生日食,因为太阳、月球和地球三者总会成一条直线。但在现实中,白道面与黄道面不在一个平面上,这是日食不是每个月都会发生的原因。

日食发生的条件

如果要发生日食,月球需要位于日地之间,并且三者几乎还要呈一条直线。只有这样,月球的阴影才会投射到地球上,从而让地球上的观测者看到日食的现象。

然而,黄道面和白道面不共面,它们之间有一个夹角。另外,受到其他天体的引力摄动,黄白交角不是一个固定的数值,最小为4.95°,最大为5.32°,平均为5.15?°。

由于黄白交角的存在,当月球运行到日地之间时,月球不是每次都能把阴影投射到地球上,有时阴影会在地球的“上方”,有时会在“下方”,所以日食不是每个月都会发生。只有当黄白交点出现在朔月之时,地球才会进入月球的阴影中,从而出现日食。同样的道理,只有当黄白交点出现在满月之时,才会出现月食。

日食的种类

月球环绕地球的轨道是一个椭圆形,月球与地球的距离会不断发生变化,距离最近为36.3万公里,最远为40.5万公里,平均为38.4万公里。当月球离地球较远时发生日食,月球看起来较小,它并不能完全遮住太阳。只有当月球足够靠近近地点时,它才能完全遮挡太阳。日食可以分为以下四种:日全食、日环食、日偏食以及全环食。

日食发生的频率为每年2至5次,日全食则为每1.5年一次。另外,由于月球投射到地球上的阴影很小,每次发生日食时,只有很少一部分地区才能看到。据估计,每隔大约370年,同一个地方才会再次出现日全食。

变化的日全食

虽然月球本身比太阳小了很多,但目前月球与地球的距离能够达到适中的地步,使得在地球上看到的月球和太阳差不多大,这样才会发生日全食。而在遥远的过去,日全食发生的频率会比现在更高,这是因为过去的月球离地球更近,月球更容易完全挡住太阳。

在月球最初刚刚形成时,地月距离只有几万公里。随着地月系统的潮汐作用,地球的角动量不断向月球转移,导致月球轨道半径越来越大,月球在逐渐远离地球,目前的远离速率约为3.8厘米/年。再过大约6亿年,月球将变得足够远离地球,它将无法完全遮挡太阳,日全食不再发生。