《天文基礎(chǔ)知識》

第二章 天體視運動

第五節(jié) 一些特殊天象

在天文學(xué)中存在著一些特殊的天象，這些特殊天象要么是對人們生活影響較大的天象，要么是與人類活動相關(guān)的或者由人類活動造成的，再就是與大多數(shù)星體運動形式不同的天象。下面我來介紹日食和月食、流星雨和彗星四個特殊天象。

一、日食和月食

日食和月食是自古以來最為人類所重視的天文現(xiàn)象。在古代，人們總是認(rèn)為日食和月食代表著不祥，被稱為“天狗食日”、“蟾蜍食月”。但事實上，日月食是一種正常的天文現(xiàn)象，隨著數(shù)學(xué)的發(fā)展，人們已經(jīng)掌握了日月食的基本規(guī)律，并預(yù)測了未來百年內(nèi)日食月食的時間。

整體來說，根據(jù)太陽、月球、地球三者不同的相對位置，日食有日全食、日偏食、日環(huán)食三類，月食有月全食、月偏食、半影月食三類。

當(dāng)月球運行到地球和太陽中間時，如果三者共線，那么月球就會遮擋太陽光線，此時月球的影子落在地球上，即發(fā)生了日食，當(dāng)月秋運行到太陽和地球連線的延長線上就會被地球遮擋住來自太陽的光線，也就是進(jìn)入地球的影子區(qū)域，即發(fā)生了月食。日全食和日環(huán)食是十分罕見的天象，同一地點兩次看見日全食的間隔一般在300～400年左右。

圖2-5-1 日食和月食示意圖

日全食和日環(huán)食按時間的先后順序分為5 個階段：初虧、食既（環(huán)食時也稱環(huán)食始）、食甚、生光（環(huán)食時也稱環(huán)食終）、復(fù)圓。日偏食只有初虧、食甚、復(fù)圓3 個階段如圖2-5-2所示：

圖2-5-2 日食過程示意圖

月食分全食、偏食、半影月食三種——分別對應(yīng)了月球全部處在地球本影、部分處在地球本影、全部處在地球半影三種狀態(tài)。

值得注意的是，即使在月全食時，仍有陽光經(jīng)過地球大氣的折射照亮月面。由于地球大氣將大部分的波長較短的藍(lán)紫光吸收和散射掉了，只有波長較長的紅光通過大氣層，因此，月全食時月球并不會消失，而是呈現(xiàn)出神秘而優(yōu)雅的古銅色，即人們眼中所謂的“紅月亮”。當(dāng)月球處在地球半影時，仍然有充足的陽光照射到月球表面，因此一般半影月食現(xiàn)象并不明顯，僅是亮度略有降低，肉眼很難察覺，如圖2-5-3所示為月食過程示意圖：

圖2-5-3 月食過程示意圖

二、流星雨

太陽系內(nèi)的一些星際物質(zhì)（小至沙塵，大至巨礫）形成顆粒狀的碎片，叫流星體。流星體進(jìn)入地球（或其他行星）的大氣層之后，在高速運動中摩擦燃燒，周圍大氣分子受熱電離而發(fā)光，形成流星。夜空的任何時刻都可能看到單個的流星，這些不屬于任何流星群的流星稱為偶發(fā)流星。從星空某個輻射點向四周迸發(fā)，隸屬于某個流星群的流星稱為群內(nèi)流星。群內(nèi)流星在一段時間內(nèi)相繼出現(xiàn)的現(xiàn)象就是浪漫的流星雨。

大對數(shù)流星雨來源于彗星，當(dāng)彗星運行至靠近太陽附近時，彗星上的物質(zhì)拋散開來，形成一條塵埃帶。如果這條塵埃帶恰好與地球公轉(zhuǎn)軌道有交點，那么當(dāng)?shù)厍蛞荒暌欢冗\行到交點位置時，塵埃帶中的許多細(xì)小塵埃就會進(jìn)入地球大氣層，形成流星雨。大多數(shù)彗星軌道和地球軌道都沒有交點，并不能帶來流星雨，但也有少數(shù)彗星的軌道和地球有兩個交點——這樣一顆彗星就可以帶來兩場不同的流星雨，比如寶瓶座η流星雨和獵戶座流星雨都來自于我們所熟悉的哈雷彗星。某些流星雨也可能是由近地小行星產(chǎn)生的，如雙子座流星雨。

對于流星雨的觀測，最好的方式就是目視觀測，因為流星出現(xiàn)的時間很短暫，且出現(xiàn)的方位無法確定，這時候人眼的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了，反應(yīng)快、視野廣、聚焦快，如果你使用相機(jī)拍攝，可能還沒有對上焦，流星就沒了。在看流星雨前，你需要物色一塊光污染影響小、周圍人類活動少的地方，筆者去年是騎車去武功古鎮(zhèn)油菜花田里躺著看的，這個地方值得推薦。

三、彗星

彗星是由冰、塵埃、砂粒、石頭等物質(zhì)混合而成的小而不規(guī)則的天體。它們外觀形態(tài)各不相同，但一般可以分為彗頭和彗尾兩部分。彗頭由中央密集而明亮的彗核以及其霧狀的包層——彗發(fā)組成。彗核通常很小，但彗星的質(zhì)量都集中在彗核上。彗星代表性的長尾巴有時有不止一條可見，根據(jù)慧尾的組成物質(zhì)可分為塵埃彗尾和離子彗尾。

彗星通常起源于海王星外的柯伊伯帶或更加遙遠(yuǎn)的奧爾特云，沿橢圓軌道繞日公轉(zhuǎn)，其軌道離心率通常較大，遠(yuǎn)日點在冥王星之外，很多彗星產(chǎn)生后會受到行星引力加速而脫離太陽系不再回歸。當(dāng)彗星遠(yuǎn)離太陽時，彗核的溫度變得很低，其中的物質(zhì)都凝結(jié)成固態(tài)，彗星靠反射太陽光發(fā)光，非常暗淡。隨著彗星接近太陽，彗核表面變熱，冰物質(zhì)開始汽化，形成的氣體分子攜帶著固體微粒在彗核表面形成彗發(fā)。同時，由于太陽的熱輻射和太陽風(fēng)的作用，明亮的彗尾從彗頭延伸出來。因此，靠近太陽時彗星的大小和亮度都會增加。