日食和月食
日食和月食
晴空万里，红日高照，好端端的一个大白天。突然，一个奇怪的黑影闯进了圆圆的日面，把太阳一点一点地“往肚里吞”，光辉的太阳因此一点一点地减少，最后全然没有了。于是明亮的白天变得像黄昏，天上明星显现。
十五的月亮斜挂天空，清冷的月光洒向大地。有时，这银轮般的明月在无云遮掩的情况下，会自己慢慢残缺下去，最后完全失去光辉。
这分别就是日食和月食时的情景。
我国有悠久的历史，历代有丰富的天象记录。驰誉中外的河南安阳发掘出来的殷朝最后都城遗址的文物——殷墟甲骨文中，记载着公元前1000多年的日月食。这比巴比伦的日食纪事早得多。在春秋时期的242年中，有日食记录37次，其中33次经过现代推算证明是可靠的。在这37次日食记录中，有几次是食分不大的偏食，如果没有预报，人们是不会注意到它的发生的，可见我国早就预报日食了。我国最早的诗集《诗经》曾经记载：“十月之交，朔日辛卯，日有食之。”这篇公元前8世纪的诗，反映出当时人们已知日食在朔了。
日月食是怎样发生的？
日月食并不神秘，它们是一种普通的自然现象。这种自然现象是地球和月球公转运动产生的。
宇宙中的星星像走马灯似的，来来往往，穿梭不停。地球围着太阳转，月亮绕着地球行，月亮和地球一起绕着太阳运行。当月亮、地球和太阳三者走到一条直线附近时，就有可能发生日月食。因为月亮和地球都不发光，它们是靠太阳光照亮的。在太阳照耀下，月亮和地球的后面拖着一条长长的黑影子。当月亮转到太阳和地球中间，太阳、月亮和地球几乎成一直线时，长长的月亮影子就落到地球上。在月亮影子里的人看起来，太阳被月亮遮住，便成了日食。当地球走到太阳和月亮中间，太阳、地球和月亮几乎成一直线时，长长的地球影子落到月亮上，这便形成了月食。
日全食
由于地球相对于月亮的影子有相对的移动，月亮相对于地球的影子也有相对的移动，因此日食时太阳是一点一点被“食”掉的，月食时月亮也是一点一点被“食”掉的。
月亮的影子有本影、半影和伪本影之分，它们分别对应着不同的日食情形。
本影是一个会聚的圆锥，投向它的阳光全部被月亮挡住，位于本影内的人看到的是日全食。
在半影内，月亮只遮住日面的一部分，看到日偏食。
月亮在椭圆轨道上绕地球运行，到地球的距离时远时近。当月亮离地球较近时，在地球上的人看起来，月亮表面比太阳表面还大，它能把整个日面挡住。在这种情况下，月亮的本影可以投到地面上，造成了日全食或日偏食；当月亮离地球较远时，在地球上的人看起来，月亮表面比太阳表面小，它不能把整个日面挡住，月亮本影的锥顶位于地球上空，只有伪本影落在地面上。在伪本影内的观测者看到黑暗的月面周围有一圈明亮的光环，这叫日环食。
因此，日食有日全食、日偏食和日环食3种。有时，沿日食带观测时，起初看到日环食，中间看到日全食，最后又看到日环食。这种情况叫做全环食。
月亮位于地球附近，地球的本影又很长，因此地球的本影比月亮直径宽得多，所以月食没有环食，只有全食和偏食。如果月亮在地球本影边缘掠过，只有一部分掠入本影，便发生月偏食；如果月亮钻入地球本影，就发生月全食；如果月亮钻入地球半影，就发生半影月食。发生半影月食时，肉眼一般看不出月亮明显变暗，所以天文台一般不作预报。
应当指出，月全食时并不是一点月光都见不到，而是能看到一个古铜色的月面。之所以如此，是因为穿过地球低层大气的太阳光受到屈折，进入地球本影，投射到了月面上。
月亮是从西往东走的，因此日食总从太阳西部边缘开始，到东部边缘结束。月食则不同，由于月亮从西向东运动，月食时总是月亮的东部边缘先接触地影，西部边缘最后离开地影。
在地球上一个固定地点观测者看来，日全食分为5个阶段，它们是初亏、食既、食甚、生光和复圆。月亮的东部边缘与太阳的西部边缘相外切时叫做初亏，这是日食开始。月亮西部边缘与太阳西部边缘相内切时称为食既，这时日全食开始。月亮中心和太阳中心相距最近时称为食甚。月亮的东部边缘与太阳的东部边缘相内切时称为生光，生光就是全食过程结束，太阳将开始发光。月亮西部边缘和太阳东部边缘相外切时称为复圆，整个日全食至此结束。
日偏食只有3个阶段：初亏、食甚和复圆，没有食既和生光。
对一个地方来说，日全食的过程是短暂的，最长不过7分钟左右，一般在2～3分钟。1980年2月16日发生在我国云南省的日全食，全食阶段只有1分37秒。但从初亏到复圆，整个日食过程可持续3个多小时。
日食的程度以食分大小来表示，日全食的食分是食甚时月影直径和日面视直径的比值，它大于或等于1。日偏食时的食分是食甚时日面被遮部分直径的与日面直径的比值，它总小于1。
月全食过程也包括从初亏到复圆5个阶段。但由于月全食时月亮相对于地影的运动和日全食时月影相对于地球的运动方向不同，因此它们的定义也不相同。具体说来，月亮的东部边缘与地影西部边缘相外切称做初亏，月食开始。月亮西部边缘与地影西部边缘相内切时称食既，月全食开始。地影中心与月亮中心距离最近时称为食甚。月亮东部边缘与地影东部边缘相内切时称为生光，月全食结束。月亮西部边缘与地影东部边缘相外切时做为复圆，整个月食过程结束。
月全食过程示意图
前面讲过，日食是月亮影子扫过地球形成的。月食是月亮钻进了地影的结果。因此，发生日月食的首要条件是太阳、月亮和地球三者大体上位于一条直线上。没有这个条件，月亮的影子扫不到地球上，月亮也进不了地球的影子，日月食也就无从谈起。
在朔的时候，月亮走到地球和太阳的中间，它的影子有可能扫过地球，因此，日食一定发生在朔，即农历初一。在望的时候，地球处在太阳和月亮之间，月亮有机会进入地球的影子，因此，月食一定发生在望，即农历十五或十六。
但是，并不是每次朔都发生日食、每次望都发生月食。这是什么原因？原来，月亮沿白道绕地球转，地球沿黄道绕太阳运行。白道和黄道之间并不重合，两个轨道面之间有5°9′的交角。如果白道面和黄道面重合，那么每次朔一定发生日食，每次望一定发生月食。由于白道面和黄道面之间有交角存在，就可能发生下面2种情况：①在朔或望时，月亮不在黄道面上或黄道附近，这时就不会发生日食或月食。②在朔或望时，月亮正好位于黄道面上或黄道面附近，这时就有可能发生日食或月食。
这后一种情况，只有在太阳和月亮都位于黄道和白道交点附近时才有可能，因此日食或月食一定发生在太阳和月亮都位于交点附近的时候。
月全食
在地球上看来，太阳和月亮圆面的直径大约都是0．5°，黄道面和白道面的交角是5°9′。根据这些数值不难计算，在黄道和白道交点两边各18°31′的范围之外，不可能发生日食；而在15°21′以内，一定会发生日食；在18°31′到15°21′之间，可能发生日食。这个能发生日食的极限角距离叫做日食限。
同样，月亮距黄道与白道交点大于12°15′，不可能发生月食，小于9°30′，一定发生月食；在12°15′与9°30′之间，可能发生月食。
如果按日期来计算，可能发生日月食的那段时间称为食季，意思是发生日月食的季节。太阳每天在黄道上由西向东移动1°，食限在黄道上的距离大约是36°，因此太阳在黄道上走完日食食限大约需要36天，这就是食季长度。
食季长36天，而朔望月长29．53天，因此，在食季时间内，必定有一次朔日，就是说一定要发生一次日食。由于黄道和白道有2个交点（一个升交点，一个降交点），在每个交点附近，都有一个食限，因此在1年之内至少有2次日食。当然，这是指全球而言的，对于某一个局部地区而言，不会每年都能观测到日食。
月食的情况则完全两样，有的时候可能一年不发生月食。然而太阳在某年年初经过黄道和白道一个交点，年中经过另一个交点，年底又经过前一个交点时，这一年内最多可能发生7次日月食，即5次日食和2次月食，或者4次日食和3次月食。