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月全食

月全食

月全食（拼音yuè quán shí 英文：total lunar eclipse），又叫月蚀，古代叫天狗食月。月食是一种自然现象，属于特殊的天文现象。通常所说的月食是指月亮进入地球本影时所产生的。在月食的全部过程中，只要有一段时间月面整个地被地球本影遮住，这种月食就叫月全食。

当月亮运行到望（农历十五左右）的位置时，这时地球位于太阳和月亮之间，如果这三个星球正好或接近位于一条直线上时，月亮就会进入地球的影锥之内地球背着太阳的那一面的地区正是黑夜，那里的人们就可以看到月食的发生。食过程总是从月面的东边缘开始。月全食的过程分为初亏、食既、食甚、生光、复圆这五个阶段。月全食时，由于太阳光波长较长的红光能被折射到地球本影内，故月全食时的月面呈现淡红色或古铜色。由于大气层上疏下密，红色能够穿透大气层进入到地球的本影区照射到月球上，故就看到了“红月亮”。

天文学家过去是用望远来摄影，用分光仪来拍摄光，用光电光度仪器测量。观测月食可以研究地面不同高度的大气层的组成情况等情况。可以计算出月球表面的吸收率和温度；发现平时难以看见的月面附近的暗星等。

在古代，普通民众对天象不太了解，月食发生时，会有一定的不安与恐慌。古代中国与非洲民间认为月食是"天狗吞月"。在中国和世界上也有很多古代关于月食的有趣故事，如天狗食月、蟾蜍吞月、克里斯托弗·哥伦布巧用月食的故事等。

定义

月全食（total lunar eclipse），又叫月蚀，古代叫天狗食月。月食是一种自然现象，属于特殊的天文现象。通常所说的月食可分为月偏食和月全食两种。交食是指射向地球的阳光被月球遮蔽，或射向月球的阳光被地球遮蔽的现象。地球屏蔽照到月球的日光而形成的交食称为月食。此时地球介于日、月之间。月球运行穿过地球本影的整个过程即为月食。当月球仅部分地进入本影谁就发生月偏食，当月球完全进入本影谁就发生月全食。当月球仅经过半影锥时，只是被部分太阳光照射而发生半影月食，月球仅变暗些，一般不称为月食。

发现与命名

发现

早期发现

中国古代最早的月食记录见于商朝甲骨卜辞。这些月食记事成为研究商代年代和历法的重要依据。安阳殷墟甲骨文载：前14～前13世纪时，“甸王申夕，月有食。”一直到秦朝，只偶尔有几次不确切的月食记录，中国《逸周书》载，公元前1137年1月29日，曾发生日全食。这些记录距今已3000余年。是现在公认的世界最早的月全食记录。

最早记载月食周期的是《史记·天官书》。该书所载，月食开始那天起，最初每五个月发生六次，其次每六个月发生五次，再次每五个月又发生六次，后经六个月发生一次，最后每五个月发生五次，而回复最初的状态。这说明《史记》著作时代已有月食的算法，但没有算法本身的记载。《汉书·律历志》开始记交食算法。东汉历家对于推算月食，更为重视。曹叡时代(公元230年前后)杨伟造初历，发现黄道和白道的交点，每年有移动，并知道发生交食不一定在交点。望在交点附近，也可以发生月食。

快速发展

中国的战国时代，天文学家石申就提出，日食和月食是由于月球和地球相互遮掩太阳光而产生的。汉代天文学家张衡在《灵宪》中说：“月光生于日之所照.....当日之冲，光常不合者，蔽于地也，是谓暗虚，遇月则月食。”即月食是地球挡住太阳光造成的。

自南北朝起，月食才像其他类型的天象一样，列入常规的天象记录系列。《宋书·律历志》《南齐书·天文志》和《魏书·天象志》中都系统地记载了月食。宋元嘉年间(公元424-453)何承天发现月食有时在望的前后，是不规则的。唐开元时代(公元713-741）定各地食分的多少。在唐朝中后期，新旧唐书天文志未将月食列入天象记录（前期的月食记录多出自《唐会要》），致使大量资料遗失，甚为可惜；此外，元代前期的月食记录也有几十年空白。

清朝一代，留存的月食记录详细准确，整齐划，给出月食时月所在宿度食分、初亏、食甚和复圆的时刻。

鼎盛时期

到了现代社会，随着科学技术的发展，各种观测仪器的发明，对月全食的研究更加深入。在科学研究中，观测月食的科学活动离不开天文望远镜。1608年，荷兰眼镜商人李波尔赛制造了人类历史第一架望远镜，次年伽利略·伽利莱制作伽利略望远镜，天文学从此进入了望远镜时代。

1935年1月19日月全食时，中国天文研究所摄得从初亏到复圆的底片八张，以后每逢月食都进行摄影观测。

命名

月食名字由来，与古人对月食现象解释有关。在各种解释月食成因的神话中，最为常见的就是发生月食时是月亮被某种动物吞掉。在越南，人们认为是巨大青蛙吞掉了月亮，在加勒比海沿岸区域则是巨龙，阿根廷的美洲豹和西伯利亚地区变成了吸血蝠，在中国，先后有金乌食日、蟾蜍食月和天狗食月亮的说法。古人对这类天体现象的命名即表明了他们的解释，“食”即表明了吞食，“以为月食的发生是月被某种神物吞食下去。”

性质与特征

性质

形成原因

月食的发生和月亮、地球的运动有着密切的关系。在月老围绕地球运动的一个周期中，当月亮运行到望（农历十五左右）的位置时，这时地球位于太阳和月亮之间，如果这三个星球正好或接近位于一条直线上时，月亮就会进入地球的影锥之内地球背着太阳的那一面的地区正是黑夜，那里的人们就可以看到月食的发生。简单地说，月食是在望的时候，月亮走进了地球的影子内而形成的现象。地球的影子也可以分为本影和半影两部分。当月亮进入地球影子里且被遮掩时，就会产生月食的现象。

形成条件

月食是在一定的条件下形成的月食是月球位于地球本影方向(日地延长线)上，也就是说，只有当月球、地球和太阳位于(或基本位于)同一条直线上时，才会发生月食这基本条件可分为两个具体条件：

时间条件

月食发生于望。在一个朔望月中，只有日月合朔时，只有日月相望时，月球才有可能位于地球本影方向上，从而发生月食。但并非所有的朔、望都有食的发生，因此发生日月食还需要下一个条件。

交点条件

如果月亮绕地球公转所在的平面(白道)与地球绕太阳公转所在的平面(黄道)是重合的，太阳、地球、月亮也一定在一条直线上，月亮走进地影之中而发生月食。由于黄白交角的存在，黄道和白道并不重合而是有一个 5°9"的夹角，日月相冲时，太阳地球和月球不一定在同一平面上，月球不一定能从地球的本影中通过。只有当日月同位于黄白交点或其附近时，这时的朔会出现日食，这时的望也才会发生月食。

发生过程

由于月球自西向东视运动，且运动速率比太阳及地球影锥快，总是月球东边缘先进入地球影谁，被食部分逐渐增大。由于地球本影谁在月球轨道处的直径大约是月球直径的2.5倍，月全食可持续一二小时，而月全食前后的月偏食时间更长。由于月食是月球进入地影的现象，所以朝向月球的半个地球上的人们都同时可看到月食，月全食的整个过程可分为五个阶段。

1.初亏，月球边缘与地球本影锥第一次外切时称为初亏，月食开始，而后被食部分逐增。

2.食既，月球边缘与地球本影第一次内切时称为食既，月全食开始。

3.食甚，月球中心离地球本影轴最近时称为食甚。

4.生光，月球与地球本影锥第二次内切时称为生光，月全食结束，而后被食部分逐减。

5.复圆，月球边缘与地球本影锥第二次外切时称为复圆，月食过程全部结束。

月食程度以食分表示，定义为月球在食甚时进入地球本影的部分与月球视直径之比，月全食的食分大于1或等于1(食甚时月球边缘与地球本影锥内切)，月偏食的食分小于1。

特征

月食面貌

月全食时，月轮并不完全黑暗，只是比满月暗得多，依稀可见铜红色的月面特征。这是因为地球大气折射的太阳光照到地影中的月球，称为地照。事实上这是由于太阳光线在通过地球周围大气层时，发生大气折射所形成的。太阳光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫这七种颜色合成的。太阳光在经过地球周围的大气层的时候，会发生分子散射现象。空气分子把光线向四面八方散射出去，而且光线的波长愈短，就愈容易被散射掉。所以，太阳光中波长较短的蓝光和紫光被地球大气层大量地射了，只有波长较长的红光能被折射到地球本影内，照耀到月面上就使得月全食时的月面呈现淡红色或古铜色。

每次月全食时，月亮所呈现的颜色的深浅并不是完全一样的，有时候亮一些，有时候暗一些，这和当时地球上某些地方的天气情况有关：月全食时，如果是晴朗天气，太阳透过大气的光线就多，月面就亮一些，如果是阴雨天气，太阳透过大气的光线就少或是很少，月面就更为暗淡，甚至有时暗黑得一点也看不到月面了。不过这种情况是很难遇到的。

很多时候看到的月全食却是“血月”，是当太阳光穿过大气层时，由于大气层上疏下密，令光线发生折射，从而使穿透能力强的红色能够穿透大气层进入到地球的本影区，照射到月球上，使月球反射出红光，所以就看到了“红月亮”。

时间长度

月全食时间的长短，与月球所通过的地球本影直径的大小，以及月亮绕地球运转的速度有关。因为地球本影直径较大，相当于两个多月球直径。月全食发生时，从食既到生光所需的时间通常可达100分钟。而整个月全食过程，从初亏到复圆也往往需二、三小时，最长的时间可达3小时40分之久。月食是由于月亮处在地球的影子里，受不到太阳光的照射而形成的。所以凡是能看到月亮的地方，都可以在同一个时间看到月食的发生。

发生规律

月食是因地球和月球相对于太阳的会合运动而发生的交食现象。地球和月球的运动都是有规律可循的，因而日食和月食的发生时间和情况是可以推算和预报的。推算日食和月食是很复杂的，这里仅简介一些有趣结果。

对全地球而言，一年内最多发生7次交食。每年发生月食的次数一般为2次，最多发生3次，有时一次也不发生。月全食每13.5个月发生一次。对全地球而言，一年内最多发生7次月食。例如，1935年发生2次月食，1919年和1982年都发生3次月食，1980年没有月食。发生7次交食的年份很少。由于日食带范围不大，仅在月影扫过地球的局部地区可看到日食。就久居某一地方的人而言，甚至一生中看不到日全食，但月食却是半个地球都可看到的。因此，虽然对全球来说日食次数比月食多，但实际上人们看到月食的机会多。

观测与探测

业余观测

目测观测

月食通常只观测本影食。可以直接用肉眼观测，也可以借助小望远镜观测。

费舍尔提出了一种方法，根据看清月面细节所需的仪器将月球的亮度分成三类，1.肉眼；2.50毫米的寻星镜或7倍的双简镜；3.150毫米口径放大倍率为20倍的望远镜。费舍尔认为，观测到的月面亮度不受口径影响，但对月面上低对比度的区域(如月海)的观测则依赖于口径。月食越暗，就需要越大口径的望远镜来看清细节。

照相观测

普通照相机可以拍摄带地景的月食像。拍摄月全食全过程需要广角镜头。200毫米以上焦距可以拍摄比较大的特写照片。

常用的拍摄方法是用不同的曝光时间拍摄许多张月球的照片，然后把那些不理想的去掉。需要一架望远镜或变焦镜头来放大月球的像。对于一般的月食来说，月球在底片上的尺寸约等于焦距的1/110，单位和焦距相同。于是一架口径2030毫米、焦比f/10、焦距2030毫米的望远镜拍得的月面照片直径为18.5毫米。

拍摄月食的曝光时间从4秒~1000秒不等，取决于拍的是月食的哪一个过程、本影的昏暗程度和所想获得的拍摄效果。最短的曝光时间是在月食开始和结束前后。短时间的曝光可以获得从月面昏暗部分到明亮部分的过渡效果。在这种情况下，可以把快门打到自动，让相机自动控制曝光程度。如果想获得月面昏暗部分的细节，就得手动控制长时间曝光。利用焦比f/8的望远镜和 ISO400的胶卷，可以通过曝光1/4秒来获得月面昏暗部分的清晰图像。长时间的曝光，需要赤道仪的跟踪。

科学观测

作为一种比较独特的天象，月全食是科学家进行天文观测的宝贵窗口。在月食之前，在食带内选定地点，装置好各种仪器，制定精密测定时间，观测月全食时基本采用观测日食的方法，即天文学家过去对月全食的观测只限于用光学的方法，就是用望远来摄影，用分光仪来拍摄光，用光电光度仪器测量等等。观测月全食时，必须注意地影和月面相接触的四个点的时刻。四个接触点（切点）的时刻要力求下（通常应用时仪记录)，以供研究之用。

月食的发生在科学上的意义虽然没有日食重要，但是也有几点应该注意的地方：1.在月食进行的各个阶段，可以分别研究、比较月面各部分的热幅射；2.观测月亮周围的恒星；3.在月全食时，观测月面不同的色彩光度；4.月食时对月球周围背景的天空连连拍照，寻求有没有其他小卫星存在。

科学探测

在发生月全食时，可以通过月球探测器来探测月全食导致的月球空间环境的变化。因为这种时候，太阳风会突然被地球遮挡，月球表面的电离效应会发生很大变化。

恒星的位置相对已知，通过对月全食进行观测，即使没有探测器飞到月球上去，也能够精确测量月球形状和边缘的形貌。反过来，在精确测量月球的形状之后，依据地月运动规律，在发生恒星遮掩月球现象时，可以通过观测来推测暗弱恒星的空间位置。

重大事件

利用月基光学望远镜观测了一次完整的月全食过程

月基光学望远镜是安装于嫦娥三号探测器着陆器的有效科学载荷，主要科学目标是利用月球的自转和真空环境，在近紫外波段对各种天文变源的亮度变化进行长时间的连续监测。

2015年9月28日，中国天文学家利用月基光学望远镜在巡天观测过程中经历了一次完整的月全食过程。月基光学望远镜在月食期间的4小时内共拍摄了374帧图像。月基光学望远镜观测图像在整个月食过程中，图像的天空背景亮度经历了一次由亮变暗再变亮的过程。

在1σ误差范围内，月食期间宇宙线事件没有发生变化，说明月面辐射环境没有明显改变。月食前、中、后期宇宙线事件没有发生变化，说明地球对太阳的几何遮挡对月面辐射环境没有明显影响。整个月食期间，太阳黑子数及耀斑数没有明显变化，太阳黑子数在长周期中属于中等水平，月基光学望远镜图像中的太阳宇宙线事件比较平稳。

由于月基光学望远镜在任务期间没有遭遇剧烈太阳爆发事件，很遗憾这次失去了通过分析月基光学望远镜数据来研究太阳爆发期间地球对太阳的几何遮挡是否会引起月面辐射环境变化的机会。

应用与价值

应用

1.公元前4世纪，亚里士多德从月食时看到的地球影子是圆的，而推断地球是球形的。公元前3世纪的古希腊天文学家阿里斯塔克斯（Aristarchus）和公元前2世纪的喜帕恰斯（Hipparchus）都提出通过月食测定太阳一地球一月球系统的相对大小。伊巴谷还提出在相距遥远的两个地方同时观测月食，来测量地理经度。

2.世纪，克罗狄斯·托勒密利用古代月食记录来研究月球运动，这种方法一直延用到今天。

3.通过月食记录，确定古代事件发生的时间。如通过5次月食确定了商王武丁在位年代为公元前1250-前1192年。

科学观测的意义

1.观测月食时的铜红色月面并拍摄光谱，可以研究地面不同高度的大气层的组成情况、大气层的透明性和大气层对光的折射性。

2.测量月面在月食的不同阶段反射出来的热量，可以计算出月球表面的吸收率和温度；根据月食时对月面温度的测量结果表明，月球进入地球本影后，1小时内温度便可降低150℃。这说明，月面物质的热容量很小，不像是由岩石组成。登月考察证明，月球表面含有一层平均约10厘米厚的细沙粒层。

3.平时难以看见的月面附近的暗星，月食时可以看见利用月食机会，在地球上不同的地方观测这些暗尾被月亮所遮掩的时刻，可以推算出月亮的体积、距离和月亮在其轨道上的准确位置。

对探月设备的影响

月全食对于靠太阳照射太阳能帆板供电的人造天体有一定的影响。在2007年10月24日升空的中国绕月卫星端娥一号，就在2008年2月底面临首次月全食的考验，要迎接暂时的能源危机和低温考验。当月全食发生时，整个月球以及绕月卫星都会“钻”进地球的巨大身影中，估计有3～4个小时照不到阳光。由于端娥一号目前主要靠太阳照射太阳能帆板供电，尽管卫星上装有蓄电池，但蓄电池只能保障短时间供电。因此，在这段时间里，卫星上的个别科学设备将暂时关机，让身在太空的“常娥”尽可能“节衣缩食”，确保挺过难关。月食过后，再进行开机控制。整体而言，月食对“常娥”一号卫星工作没有太大的影响。

大众话题

月食驱天狗

在古代，普通民众对天象不太了解，月食发生时，会有一定的不安与恐慌。古代中国与非洲民间认为月食是"天狗吞月"，月食时，古人们不会眼睁睁地见到他们心仪的明月，被一团可怕的黑影蚕食尽。中国古代每逢这样的时刻，总会有许多人自发地聚在一起，或摇旗呐喊，或敲锣打鼓，或燃放鞭炮，试图以此来驱赶那些贪心的“天狗”。

天狗食月

传说有一位名叫"目犍连"的公子。生性好佛，为人善良。十分孝顺母亲，但是，目连之母，身为娘娘，生性暴戾，为人好恶。有一次，目连之母突然心血来潮，想出了一个恶主意：要和尚开荤吃狗肉。

这事被天上玉皇大帝知道后，十分震怒。将目连之母打下十八层地狱，变成一只恶狗，永世不得超生。目连得知母亲打入地狱后，日夜修炼，终于成了地藏菩萨。为救母亲，他用锡杖打开地狱门。目连之母和全部恶鬼都逃出地狱，投生凡间作乱。目连之母变成的恶狗，逃出地狱后，因十分痛恨玉帝，就窜到天庭去找玉帝算帐。

她在天上找不到玉帝，就去追赶太阳和月亮，想将它们吞吃了，让天上人间变成一片黑暗世界。这只恶狗追到月亮，就将月亮一口吞下去；追到太阳，也将太阳一口吞下去。不过目连之母变成的恶狗，最怕锣鼓、燃放爆竹，吓得恶狗吞下的太阳、月亮，又只好吐了出来。太阳、月亮获救后，又日月齐辉，重新运行。恶狗不甘心又追赶上去，这样一次又一次就形成了天上的日食和月食。民间就叫"天狗吃太阳"，"天狗吃月亮"。

蛤蟆吞月

另一种神话则说，月食是蛤蟆把月亮给吃了。如《淮南子·说林训》中说：“月照天下，食于詹诸”，詹诸即除，亦即蛤蟆。宋代吴曾《能改斋漫录》卷五《辨误》中也提到“蛤蟆食月”的观念。早于宋代，汉代司马迁在《史记·龟策列传》中就引用过孔子的话：“月为刑而相佐，见食于蛤蟆。可见，“蛤蟆食月这一神话影响是多么深刻。

哥伦布巧用月全食

16世纪初，哥伦布航海到了南美洲的牙买加，与当地的土著人发生了冲突。哥伦布和他的水手被困在一个墙角，断粮断水，情况十分危急。幸好哥伦布颜懂点天文知识，他知道这天晚上要发生月全食，就向土著人大喊，“再不拿食物来，就不给你们月光！”到了晚上，哥伦布的话应验了，果然没有了月光。土著人见状很害怕，赶快和哥伦布化干戈为玉帛。