月食详解:全食、偏食与半影月食

月食并非千篇一律的天象。有时月亮只是稍稍变暗;有时一道暗色弧线仿佛从月面上咬下一块;还有时整个圆月都会变成暗红色。造成这些差异的关键,在于月亮穿过地球阴影的路径。半影月食、偏食和全食这三个名称,描述的是月亮有多少部分进入了地球阴影中最暗的部分,也就是本影。了解其中的几何关系,更容易辨认正在发生的现象,尤其是在变化不明显时。如需查询月食日期、接触时刻、持续时间和各地可见情况,请查看实时月食目录。

地球会投下两种阴影

太阳是一个有一定大小的光源,并非一个点。因此,地球会投下一个挡住直射阳光的中央区域,以及一个仅遮住部分太阳的外围区域。中央阴影称为本影,较淡的外围阴影称为半影。两者的边界取决于几何关系:在半影中,月球上的观测者仍能看到太阳的一部分;而在本影中,地球会完全遮住太阳。

月食只会在满月时发生,此时地球位于太阳和月亮之间。但大多数满月都会从地球阴影的上方或下方经过,因为月球轨道相对于黄道——地球绕太阳公转的轨道平面——倾斜了5.14度。只有当满月发生在月球轨道平面与黄道的交点附近时,才会出现月食。月相指南介绍了月相为何取决于月亮相对于太阳和地球的位置;而月食的类型,则取决于月亮穿过地球阴影的路径。

半影月食:范围广、变化微妙的变暗

半影月食发生时,月亮会穿过地球半影,但不会进入本影。月面上不会出现边缘分明的暗色阴影。相反,月亮的一部分或全部接收到的直射阳光会略微减少,看起来有些变暗,靠近本影的一侧通常更明显。这样的变化很容易被忽略,尤其是在月食开始或结束时,因为那时只有月亮的一小部分处于半影中。

因此,半影月食虽然是确实存在、可以测量的天体排列,但肉眼看起来可能并不壮观。与匆匆一瞥相比,照片中可能更容易看出变化;不过,相机的自动曝光可能会补偿亮度变化,让照片更难比较。如果要拍照,请固定取景和曝光设置,并与月食前后拍摄的照片进行比较。半影月食并不是月亮穿过云层,也不是月亮自身亮度发生变化;这是地球部分遮挡太阳、使月亮接收到的阳光逐渐减少的结果。

例如,资料显示,2027年2月20日的半影月食持续241分钟。但这段漫长时间并不意味着月亮会有4个小时都明显变暗:阴影会逐渐变化,相较于半影外围微弱的边缘,半影最深处的变化更容易察觉。实时2027年2月日历列出了当月月相的准确时刻,月食目录则提供这次月食的详细信息。

偏食:暗色弧线逐渐掠过月面

月偏食发生时,月亮的一部分进入地球本影,其余部分仍在本影之外。最明显的视觉线索,是一道明显较暗的弧形区域逐渐扩展到月面上。本影边缘呈弧形,是因为地球是圆的;早在航天器能够从太空拍摄地球之前,观测月食就已帮助人们认识到地球的形状。

阴影并不是覆盖在月亮上的实体,边缘也并非绝对清晰。阳光穿过地球大气层时,会使阴影边界变得模糊。即便如此,本影外明亮部分与本影内较暗部分之间的反差,通常仍比半影月食期间的变暗明显得多。月偏食期间,月亮不会消失;仍在本影之外的部分继续受到直射阳光照射。

月亮被遮挡的程度因月食路径而异。浅浅地进入本影,只会留下一个小小的暗色缺口;进入得更深时,大部分月面都可能被遮住,但不会全部被遮住。月食类型取决于月亮在阴影中的位置,而不是观测者能否看到这次月食。当地地平线、白昼、天气和月亮在天空中的位置都会影响可见情况。像伦敦月亮页面这样的城市信息面板会显示当地月升和月落时间、地平高度、方位角和天气,有助于进行一般的观星规划。

全食:月亮完全进入本影

月全食期间,整个圆月都会进入地球本影。月亮仍然可见,是因为地球大气层会将一部分阳光折射进本影。阳光穿过大气层时,较短的蓝色波长比红色波长更容易被散射。因此,到达月亮的剩余光线往往偏红或偏橙,月面再将这些光反射给地球上的观测者。

常说的“血月”指的正是这种可能出现的红色外观,并非一种独立的月食类型,也不代表月亮一定会呈现某种色调。月全食时,月亮可能呈铜红色、砖红色、暗褐色,也可能相当昏暗。颜色和亮度在一定程度上取决于有多少阳光穿过地球大气层;大气中的薄雾、云层和颗粒物也会影响透过的光线。月全食并不意味着月亮会消失,不过如果阴影特别暗或天空明亮,月亮可能会变得难以看见。

全食阶段是指整个月亮都位于本影中的这段时间。在此之前和之后,月亮会先后进入和离开最暗的阴影,因此月全食还包括偏食阶段。例如,资料显示,2028年12月31日的月全食全食阶段持续71.3分钟。整个月食过程比这段核心时段更长,所以即使观测者只能看到部分过程,也仍有机会看到偏食阶段。

观测时该留意什么

用肉眼观测月食是安全的;与日食不同,月食不需要佩戴防护滤镜。双筒望远镜能让阴影变化更容易观察,但并非必需。找一个能清楚看到月亮的地方,并确认月食期间月亮会不会升到当地地平线之上。月食目录提供各地的可见情况,月相日历则可帮助你查询所选月份的月相时刻。

观测半影月食时,要留意逐渐出现、分布不均的变暗,不要期待出现边界清晰的阴影。观测偏食时,可以跟踪弯曲的本影边缘如何掠过月面。全食期间,给眼睛一些时间适应,并留意月亮可能仍保留颜色和细节,而不是变成一片漆黑。与只看一眼天空相比,连续观测整个过程更有帮助:正是阴影缓慢推进的过程,揭示了这次月食属于半影月食、偏食还是全食。