《天文基础知识》

第二章 天体视运动

第五节 一些特殊天象

在天文学中存在着一些特殊的天象，这些特殊天象要么是对人们生活影响较大的天象，要么是与人类活动相关的或者由人类活动造成的，再就是与大多数星体运动形式不同的天象。下面我来介绍日食和月食、流星雨和彗星四个特殊天象。

一、日食和月食

日食和月食是自古以来最为人类所重视的天文现象。在古代，人们总是认为日食和月食代表着不祥，被称为“天狗食日”、“蟾蜍食月”。但事实上，日月食是一种正常的天文现象，随着数学的发展，人们已经掌握了日月食的基本规律，并预测了未来百年内日食月食的时间。

整体来说，根据太阳、月球、地球三者不同的相对位置，日食有日全食、日偏食、日环食三类，月食有月全食、月偏食、半影月食三类。

当月球运行到地球和太阳中间时，如果三者共线，那么月球就会遮挡太阳光线，此时月球的影子落在地球上，即发生了日食，当月秋运行到太阳和地球连线的延长线上就会被地球遮挡住来自太阳的光线，也就是进入地球的影子区域，即发生了月食。日全食和日环食是十分罕见的天象，同一地点两次看见日全食的间隔一般在300∼400年左右。

图2-5-1 日食和月食示意图

日全食和日环食按时间的先后顺序分为5 个阶段：初亏、食既（环食时也称环食始）、食甚、生光（环食时也称环食终）、复圆。日偏食只有初亏、食甚、复圆3 个阶段如图2-5-2所示：

图2-5-2 日食过程示意图

月食分全食、偏食、半影月食三种——分别对应了月球全部处在地球本影、部分处在地球本影、全部处在地球半影三种状态。

值得注意的是，即使在月全食时，仍有阳光经过地球大气的折射照亮月面。由于地球大气将大部分的波长较短的蓝紫光吸收和散射掉了，只有波长较长的红光通过大气层，因此，月全食时月球并不会消失，而是呈现出神秘而优雅的古铜色，即人们眼中所谓的“红月亮”。当月球处在地球半影时，仍然有充足的阳光照射到月球表面，因此一般半影月食现象并不明显，仅是亮度略有降低，肉眼很难察觉，如图2-5-3所示为月食过程示意图：

图2-5-3 月食过程示意图

二、流星雨

太阳系内的一些星际物质（小至沙尘，大至巨砾）形成颗粒状的碎片，叫流星体。流星体进入地球（或其他行星）的大气层之后，在高速运动中摩擦燃烧，周围大气分子受热电离而发光，形成流星。夜空的任何时刻都可能看到单个的流星，这些不属于任何流星群的流星称为偶发流星。从星空某个辐射点向四周迸发，隶属于某个流星群的流星称为群内流星。群内流星在一段时间内相继出现的现象就是浪漫的流星雨。

大对数流星雨来源于彗星，当彗星运行至靠近太阳附近时，彗星上的物质抛散开来，形成一条尘埃带。如果这条尘埃带恰好与地球公转轨道有交点，那么当地球一年一度运行到交点位置时，尘埃带中的许多细小尘埃就会进入地球大气层，形成流星雨。大多数彗星轨道和地球轨道都没有交点，并不能带来流星雨，但也有少数彗星的轨道和地球有两个交点——这样一颗彗星就可以带来两场不同的流星雨，比如宝瓶座η流星雨和猎户座流星雨都来自于我们所熟悉的哈雷彗星。某些流星雨也可能是由近地小行星产生的，如双子座流星雨。

对于流星雨的观测，最好的方式就是目视观测，因为流星出现的时间很短暂，且出现的方位无法确定，这时候人眼的优势就体现出来了，反应快、视野广、聚焦快，如果你使用相机拍摄，可能还没有对上焦，流星就没了。在看流星雨前，你需要物色一块光污染影响小、周围人类活动少的地方，笔者去年是骑车去武功古镇油菜花田里躺着看的，这个地方值得推荐。

三、彗星

彗星是由冰、尘埃、砂粒、石头等物质混合而成的小而不规则的天体。它们外观形态各不相同，但一般可以分为彗头和彗尾两部分。彗头由中央密集而明亮的彗核以及其雾状的包层——彗发组成。彗核通常很小，但彗星的质量都集中在彗核上。彗星代表性的长尾巴有时有不止一条可见，根据慧尾的组成物质可分为尘埃彗尾和离子彗尾。

彗星通常起源于海王星外的柯伊伯带或更加遥远的奥尔特云，沿椭圆轨道绕日公转，其轨道离心率通常较大，远日点在冥王星之外，很多彗星产生后会受到行星引力加速而脱离太阳系不再回归。当彗星远离太阳时，彗核的温度变得很低，其中的物质都凝结成固态，彗星靠反射太阳光发光，非常暗淡。随着彗星接近太阳，彗核表面变热，冰物质开始汽化，形成的气体分子携带着固体微粒在彗核表面形成彗发。同时，由于太阳的热辐射和太阳风的作用，明亮的彗尾从彗头延伸出来。因此，靠近太阳时彗星的大小和亮度都会增加。