【博科园-科学科普】纵观人类历史，当新月在地球与太阳之间直接穿过时，发生了三件事，要么我们看到了日全食，月球离地球足够近，让它的影子落在上面：会发生日环食；而月球离地球太远，它的影子在到达地球之前就结束了：将发生混合的日食，日出/日落观测者看到日环食，正午的观测者看到日全食，在地球-月球距离的4000英里(~ 6000公里)的差距使得有所不同。
在地球上日全食是可能的，当月球在一个新月阶段与地太阳平面相一致时，就会发生日全食，而且它离地球的阴影很近。这在地球历史上已经发生了30亿次，但不会持续太久。图片版权：flickr user Kevin Gill
目前只有约40%的日食是日全食，但这一比率比过去要小得多。此外月球继续远离地球（每年以大约3.8厘米的速度远离地球），这意味着地球的最后一次日食将在6.5亿年后到来。
从地球上看月球和太阳每一个都占据了大约半度（角度）的天空。当月球的角度比太阳稍微大一点，三个天体都完全一致时，其结果就是日全食。图片版权：Romeo Durscher / NASA / Goddard Space Flight Center
大约一年两次，月球似乎在太阳面前经过，如果排列不完美，就会产生部日偏食，但如果地球、月球和太阳都在太空中形成一条直线，就会导致日全食或日环食。只是碰巧月球和太阳从地球表面所看到的天空中，每一颗都差不多有半度的高度，这在过去是不真实的，将来也不会是真实的。
现在最大的(近地点)满月在一年的任何时候都比太阳大。然而随着时间的推移，月球远离地球，导致它的角直径缩小。当近地点的圆月比太阳太阳小的时候，就不会再发生日全食了。图片版权：Ehsan Rostamizadeh of Astrobin
因为地球绕太阳的轨道和月球绕地球的轨道是椭圆形而非圆，有时候月亮看起来比太阳大，阴影一直到地球的表面而在其他时候太阳似乎更大，月球将不能完全覆盖太阳。
当地球、月球和太阳在新月的时候完美排列时会产生日食，但这是环形的（日环食），总的来说还是混合的，这取决于月球与地球的距离。图片版权：NASA's Scientific Visualization Studio
当月球第一次形成日食时它离地球更近，而我们的行星旋转得更快。就像一个旋转的轮胎在触摸你的手指时稍微慢下来，月球——多亏了它在旋转的地球上施加的潮汐力，使得我们的一天在太阳系的历史上有了很大的延长。现代测量告诉我们，随着时间的推移，地球需要额外的14微秒来完成它的每日自转。这就是为什么我们要在每18个月增加一次“闰秒”。这是一个非常缓慢的过程，但却是一个渐进的过程。
大天体在太空中的巨大碰撞会导致更大的物体踢出大量的碎片，然后这些碎片就会聚集成多个大的物体，比如月亮它们离母体很近。像这样的早期碰撞可能产生了月球，月球一直在减缓地球的自转，并与地球开始远离。图片版权：NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)
如果回到从潮汐中留下的土壤中的日常模式，即所谓的潮汐周期，可以计算出地球自转的周期。如果我们看看地球上已知的最古老的岩层，从2亿6千万年前我们发现，那时的一天是在22小时以下。
Touchet的形成展示了在很长时间内发生的物质的有周期的沉积物，它告诉我们地球历史上潮汐的长度和持续时间，使我们能够重建过去一天的时间。图片版权：Wikimedia Commons user williamborg
如果将这一潮汐制动推回到地球第一次形成的时候，45亿年前你会发现一天最初只有大约23000秒，或者6个半小时！大约40亿年前地球上的“一天”只持续了现在所知道的24小时的时间。所以随着时间的推移，由于月球的潮汐摩擦，地球角动量将继续损失。
地球的不对称性，加上月球引力的影响，使地球上一天的时间长了。为了补偿和保存角动量，月亮必须螺旋向外。图片版权：Wikimedia Commons user AndrewBuck, modified by E. Siegel
但有一种自然规律即一种守恒的量告诉我们，如果地球的自转速度减慢，就需要其他东西来补偿它。这条定律是角动量守恒，而补偿的是当地球自转变慢的时候，月球在离地球越来越远的地方螺旋上升。月亮离得越远，它的角大小就越小，因此它在天空中显得越小。随着时间的推移，越来越多的日食将会是环形的，而不是日全食了，因为那时的月亮大小不足以遮挡太阳。
虽然今天约有一半的日食是环形的，但越来越多的地球-月球距离意味着在大约600万 - 7亿年的时间里，所有的日食都将是环形的。图片版权：Wikimedia Commons user Kevin Baird
在一年的时间尺度上，你甚至不会注意到与复杂激光测月球之间的距离：月球轨道上的差异仅仅是厘米。但在很长一段时间内，这都是显著增加的。最后一次日全食将会发生在大约5.7亿年后，再过8000万年最后一次日全食就会发生。这将是地球最后一次发现自己沐浴在月球的阴影中。超过这一点，月球将不再接近地球轨道上的任何一点，使它的影子落在我们的表面上。从那一刻起，唯一能看到日全食的方法就是飞向天空，或者在太空中翱翔，在那里我们可以再次发现自己在月球的阴影中。
到目前为止我们可能在地球上大约有30亿次日全食，但这超过了我们星球上所看到的超过90%的日蚀。再过6.5亿年，太阳将永远在天空中显得更大，即使是在远近也不是最接近的最大的新月。欣赏世界上独一无二的自然景观，因为所有的事物在时间上都会消逝，日食正在慢慢消失，我们也无能为力了！
参考：Wikimedia，NASA等
作者：Ethan Siegel（天体物理学家）
来自：Forbes science
编译：中子星
审校：博科园
