图版 03 · 宇宙
月亮的影子
太阳的直径约是月亮的四百倍,离我们也远了约四百倍。这个巧合,让白昼能在几分钟里变成黑夜。下面的地球和月亮,大小和距离都按真实比例画出。
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一个巧合
太阳的直径大约是月亮的四百倍,可它离我们也远了大约四百倍。所以在天上,两者看起来几乎一样大。
当月亮恰好走到地球和太阳之间,它能把太阳的圆面整个盖住,只留下一圈平时看不见的淡淡光晕:太阳最外层的大气,日冕。
从地面看去的天空 · 月亮与太阳的视大小按真实比例
影子有两层
月亮身后拖着一道影子。中间全黑的一层叫本影,落到地球上只剩很小的一块;外面半明半暗的一层叫半影,宽达数千公里。
站在本影里,你会看到日全食;站在半影里,太阳只被咬去一口,是日偏食。
地球与月亮按真实比例 · 太阳太大太远,画不进来
为什么不是每个月
月亮每个月都会从地球和太阳之间经过一次。如果每次都有日食,日食也就不稀奇了。
原因是,月亮绕地球的轨道,和地球绕太阳的轨道并不在同一个平面上,而是斜了大约 5°。大多数时候,月亮的影子从地球的上方或下方擦过,落进了太空。
一年两次机会
两个轨道面相交于一条线。只有当这条线大致指向太阳时,新月才会落在地球轨道的平面上,影子才扫得到地球。这样的时机大约每半年出现一次,叫作“食季”。
这里的时间被加快了。数一数:一年里,影子落到地球上几次?
2026 年 8 月 12 日
这一天,月亮的本影从西伯利亚以北的北冰洋落到地球上,掠过北极点附近,越过格陵兰和冰岛,在西班牙的黄昏里离开,前后约一个半小时。
它扫出的是一条窄带。冰岛首都雷克雅未克的全食只有一分钟左右;西班牙北部的奥维耶多将近两分钟。带子之外,人们只看到了日偏食。
日食预报:Fred Espenak,NASA 戈达德航天中心
2027 年 8 月 2 日
下一次日全食的本影,将从大西洋出发,经过西班牙南部、北非、埃及和阿拉伯半岛,在印度洋上结束。最长的全食出现在埃及卢克索附近,约 6 分 23 秒。
除了全食的那几分钟,看太阳一定要戴合格的日食眼镜。哪怕太阳只剩一弯细细的月牙,它的光仍然会伤害眼睛。
日食预报:Fred Espenak,NASA 戈达德航天中心
金环
月亮离地球的距离并不固定。走到最远处附近时,它在天上显得稍小一些,盖不满太阳,留下一圈明亮的光环。这是日环食。
这时,本影的尖端够不着地面。
你来试试
让时间快进,数一数一年里有几次日食;把轨道的倾角调成 0°,看看会发生什么;再把月亮推远或拉近,在日全食和日环食之间切换。
试一试把轨道倾角调到 0°,一年会有几次日食?
模型省略了什么
地球和月亮的大小、距离按真实比例;太阳太大太远,只用光照来的方向和天上的一个小圆表示。两条轨道都画成了圆,月亮距离的变化和月亮轨道面的缓慢转动保留了下来,其余许多细小的扰动都省略了。食季与日食的次数由这个简化模型算出,并不对应真实的日期。2026 年和 2027 年的两次日食,则是用 NASA 公布的贝塞尔根数逐点计算的,与官方预报一致。
一个常见的误解
日食时落在地球上的,是月亮的影子;地球的影子落在月亮上,那是月食。另一个误解是:日偏食时太阳变暗了,就可以直视。不可以。只要还露出一点太阳,就必须使用日食眼镜或其他安全的观测方法。
资料来源
- NASA:日食的几何
- NASA:日食的类型与安全观测
- NASA 戈达德航天中心:2026 年 8 月 12 日日全食的贝塞尔根数
- NASA 戈达德航天中心:2027 年 8 月 2 日日全食的贝塞尔根数
- AWS 开放数据:Terrain Tiles 地形瓦片
数据
Eclipse Predictions by Fred Espenak, NASA’s GSFC. Earth: NASA Earth Observatory, Blue Marble Next Generation, October 2004 (Reto Stöckli); city lights, NASA Earth Observatory Black Marble 2016 (Joshua Stevens, Miguel Román, Suomi NPP VIIRS); clouds, NASA Blue Marble 2002 (Reto Stöckli, NASA GSFC). Moon: NASA Scientific Visualization Studio, CGI Moon Kit (LRO LROC WAC colour mosaic; LOLA elevation). Stars: Yale Bright Star Catalogue, 5th revised edition (Hoffleit & Warren 1991), via CDS VizieR. Milky Way: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio, Deep Star Maps 2020; Gaia DR2: ESA/Gaia/DPAC. Elevation and seafloor: Terrain Tiles on AWS Open Data (Mapzen / Tilezen); global ETOPO1 terrain data U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration; GMTED2010 and SRTM courtesy of the U.S. Geological Survey.

