天狗食日又食月？一文剖析日食和月食是怎样形

　　恐惧往往来自未知，在科学还未兴盛的过去，一些奇特的天文现象经常会让很多人胆战心惊，比如日食、月食，我们今天知道这些都是正常的天文现象，但以前的人们却称之为天狗食日和天狗食月，甚至认为是凶兆。
　　
　　古时候在民间流传着这样一则故事：一位名叫“目连”的佛教弟子，他非常孝顺自己的母亲，可目连的母亲却是一个性格暴戾的人，有一次为了捉弄寺庙里的和尚，做了上百只狗肉包子，却谎称是素包子送进庙里给和尚吃，结果这件事被玉帝知晓，将其母打入地狱，目连为了救母，修炼神通，进入地狱放出母亲，结果其母变为恶狗窜进天庭，找玉帝算账，但没得逞，转而去追赶扑食天上的太阳和月亮。
　　
　　这就是天狗食日和天狗食月的由来，民间百姓在遇到这些天象时，往往还会击鼓、鸣鞭来驱赶天狗。然而我们现在知道传说毕竟是传说，所谓的天狗实际上是不存在的，日食、月食只是不常见的天文现象而已。
　　那么日食和月食到底是怎么回事呢？我们接着往下看
　　简单来说，日食的主角是月球，当月球处于地球和太阳中间，三者构成一线，那么月球就会遮挡太阳发出的光芒，地球上的我们就会看到太阳被一个圆形黑影逐步阻挡；而月食的原理也与此类似，只不过是换做地球处于月球和太阳中间，地球就会遮挡射向月球的太阳光。
　　
　　上面这段解释估计很多人都知道，但这样的解释只能算是一个大概理解，我相信还有不少朋友产生过这样的疑惑：
　　月球绕地球一圈需要27天，而在此期间内，月球会从太阳和地球中间穿过一次，为什么日食不是次次都发生呢？同理，月食也不是每个月都有？
　　这个问题非常好，下面我们将详细且通俗的解答这个问题，并且在这个过程中自然分布进日食、月食的形成原理。
　　月有阴晴圆缺
　　我们都知道，月球是绕着地球运转的，并且一圈下来的时间是27天，而在这段时间内，月球将会以不同的面目展现在人类眼前，大概的形状有四种：满月形、半月形、月牙形、无（夜空看不到月亮）
　　当然了，刚才这四种形状的用词比较随意（估计大家平时也都这么叫的吧），而按照术语来讲，我们可以将月球的“面貌”（月相）分为八个阶段，分别为：新月（夜空看不到月亮）、峨眉月、上弦月、渐盈凸月、满月、渐亏凸月、下弦月、残月，如下图所示：
　　
　　说到这，可能有些朋友要质疑了，根据平时的观察，似乎月亮从新月到满月再到新月之间的时间不是你说的27天吧？
　　没错，这些朋友非常优秀，确实是这样的，不过这与月球绕地球一圈耗时27天并不冲突，实际上这27天被称为一个恒星月的时间（精确一点，应该是27。3天，再精确些，小数点后面还可以再写写，但没必要），这是月球的真实绕地公转周期。
　　而你所说的是月相完整变化一周的时间，周期大约是29。5天，称为“朔望月”。
　　我们将新月称为朔，满月叫做望，而朔望月与恒星月中间相差的两天多，其原因是月球在绕地球公转的同时，地球也在绕太阳公转，因此月球在完成一个恒星月之后，还需要再多跑两天，才能完成朔望月。
　　
　　介绍朔望月的好处就是，日食和月食只会出现月球处于朔和望两个阶段。
　　也就是前文中提到的月球在太阳和地球中间，地球在太阳和月球中间，三者成一线，不过值得注意的是三者成一线仅仅是一个定性说法，日月食的发生并不需要严格的三者中心排成一条线，只要在一个角度范围内即可，为什么呢？
　　因为日食和月食是一个大概念，它们下面还包括日全食、日偏食、日环食、月全食、月偏食、半影月食（没有月环食，太阳、地球、月球，三者的大小、距离决定了月环食是不存在的）。
　　既然日食月食的出现前提条件是：三者的位置关系只要在月球处于朔和望时期时，大致排成一条线。那么反观我们实际观测，日食月食的出现频率非常低，并不是每个朔望期间都会发生，由此可见问题的关键就出现在三者排成一线这个环节上。
　　食季
　　我们现在知道了日食月食的出现，并不是每个朔和望都会有，还需要符合三者成一线这个要求。
　　而需要同时满足朔望、三者一线这个条件是非常严格，主要是因为月球绕地球的公转面并不贴合黄道面（黄道面，就是地球绕太阳的公转面），而是与黄道面存在一个5度左右的夹角。
　　
　　因此想要日食月食的条件符合，关键点就是看月球轨道面与黄道的交线是否能和日地连线大致重合，而大致重合的这段时期就被称为食季，可见日食月食还真不是你想要有就能有的。
　　既然如此，我们可以考虑这样一幅场景，月球以一个与黄道存在夹角的轨道平面绕地球公转，同时地球又在绕太阳公转，这样一圈下来，理论上应该有两次交线与日地连线重合的机会，因此那两段时期内，如果正好能碰上月球处于朔和望期（新月、满月期），那么就会有日食和月食的出现。
　　可能一些朋友在这时候会有一种错觉：就像一年四季一样，春分、夏至、秋分、冬至对应的月份永远是三、六、九、十二（不考虑地球进动），那食季的出现是否也是每年的固定两个时候呢？
　　
　　还真不是这样，由于月球除了受地球引力影响之外，也受到太阳引力的影响，虽然没有地球引力那么有控制力，但就是在这微弱的影响下，月球轨道的方向也在时刻改变，因此月球轨道与黄道的交线，和日地连线的重合，并不会定时出现在某个时间段内。
　　每两次重合的时间间隔约为346。6天，称为一个食年，相比于一整年365天要少个十来天，因此食季的出现时间一直都在变动。
　　并且值得注意的一点，食年与朔望月的存在会导致日食月食有一个循环周期，这个周期长度大约为19个食年，每次这个时间点，太阳、地球、月球都会位于一个相同的位置，日食月食就这样循环下去。
　　各种类型的日食月食
　　到目前为止，相信大家已经明白了日食月食能够出现的大条件，然而还剩下一个小问题，分属在日食月食下面的日全食、日偏食、日环食、月全食、月偏食、半影月食又是怎么回事呢？
　　实际上这个问题相比于之前讲解的内容就容易许多，我们首先来看月食类型
　　月食指的是太阳光将地球的影子照射到月球表面，之后月表反射光进入人类眼中，出现一个在短期内面积变化的月球相，有两种类型的月食，一个叫月全食，一个叫月偏食。
　　
　　所谓月全食，就是指月球整体进入了地球影子内部，显而易见，月球由于失去了阳光照射，其自身的面目自然不会被人类看到，不过由于地球大气的存在，部分太阳光会被折射到月球表面，而光线在大气传播过程中，会产生瑞利散射（夕阳晚霞就是这个原因）
　　波长较短的光波会被改变传播方向，只留下长波光照射到月球表面，而我们知道长波主要意味着红光，因此在月全食期间，月球表面会被”染“红。
　　
　　至于月偏食，则更加容易理解，就是月球整体没有完全进入地球影子，从而月球表面只有部分区域出现了阴影，这种状况也可以理解为月球没有和太阳、地球完全排成一线，这也就是之前为什么说排成一线是个定性讲法，应该叫大致成一线。
　　而半影月食则是月球没有进入本影区，而处于半影区，这时候仍然可以看到整个圆面，只是要比平时暗淡一些。
　　
　　日食相比于月食，则要复杂一点点，由于日食是月球遮盖住太阳的光芒，而月球的体型原本就比地球小，因此日食表现在地表的范围就比较小（月食是半个地球的人都可以看到）
　　考虑到月底距离、日地距离、月球尺寸以及太阳尺寸，这二者在我们的视觉上所占据的面积基本是一样大小，因此当三者连成一线时，就会出现一种叫做日全食的日食现象。而日全食现象最能体现日食的表现范围要明显比月食小，如下图所示：
　　
　　日全食出现在本影覆盖的地表区域，并且某一时刻地球表面能够看到日全食的区域直径不会超过270公里，而其余受半影覆盖的区域，则看到的是日偏食。再考虑到地球自转等因素，这个日全食本影覆盖的区域，几分钟就要更新一个，因此你站在地表某处观察日全食，顶多持续六七分钟，之后就变成日偏食了。
　　
　　还有一种情况，如果日食发生时，月球离地球的距离远了一些，那么本影就不会覆盖地表，因此看到的就只能是日环食了。
　　
　　如此看来，所谓的天狗食日、天狗食月仅仅是古代科学水平不足的产物，这些现象仅仅是天体运转产生的必然结果而已，只是不会像日升日落那样天天都有，是个美丽的天文现象。