二月十四日的日偏食

第3版()
专栏：

二月十四日的日偏食
中国科学院南京紫金山天文台台长　张钰哲
编者按：今年二月十四日（夏历正月初一）将发生日食的现象。这是自然的现象。我们刊登这篇文章就是为了解释日食的科学道理的。今天（一月三十日）早晨各地会看到月全食。它和日食一样，也是一种自然现象。有时候，地球正好转到太阳和月球中间，如果太阳、地球和月亮在一条直线上，月亮走进了地球的黑影里，地球把太阳射到月球去的光给挡住了，就发生了月食。但是，在月亮已经全食的时候，我们还可以看见一个模模糊糊、暗淡无光的月亮。这是因为地球周围有一层空气，太阳光透过这层空气的时候，发生了折光，仍然有一部分光线会射到月亮上去的缘故。
今年二月十四日，全国各地（除掉极西的边疆省份）几乎都可以在这天的早晨看到日食的现象。这次日食，只是偏食而不是全食。换句话说，月亮不是把太阳全部遮盖起来，使白天变成黑夜。你如果在房间里工作的话，不会感觉到天象方面起了什么变化。
今年这次日食有些什么特点呢？这次日食和往年的日食一样，都是普通的自然现象，所不同的是，这次日食发生在二月十四日——夏历癸巳年的正月初一。我们民族的习惯，一向非常重视夏历元旦这一天，有些人以为这一天若是顺利，便一年里百事如意。因此，如果在正月初一看到太阳缺了一块，大家难免要大惊小怪，疑神疑鬼，认为它是不吉利的预兆。这种迷信思想至今还存在于部分群众中，值得我们注意。
现在，我把这次日食的时刻和情况告诉大家。
先就北京一个地方来谈。二月十四日（星期六）清早七时二十七分多一点的时候，月亮便开始遮盖太阳。不过，这时因为太阳才上升不久，还很靠近东南方的地平线上，不便于观测。以后太阳渐渐升高，月亮暗影侵入到太阳表面的部分便逐渐加大。一小时以后（八时二十七分），太阳被食部分达到了最大的程度。如果我们把太阳的直径分作十分的话，那末此时直径被月亮所遮盖的部分，达到六分多。从这个时候起，月亮就开始慢慢地离开太阳。到九时三十一分，太阳上面什么缺陷也没有了，而恢复到正常的状态。
至于中国其他城市见到日食的情形，又是怎样呢？见到日食的时刻，一般地说，西方早于东方，南方早于北方（因为月亮由东向西移动，月影则由西向东移动，假若按同一时间计算，我国西方见到日食的时刻，比东方要早一些，同样，南方也早于北方。），但其相差时间大体上总不超过一小时。但在我国西部的城市，看不到初亏的现象，因为当太阳尚未升到地平线以上的时候，月亮已经开始把它遮掉一部分了。如果二月十四日是晴天，大家很可以在上午八、九点钟的时候，亲自去观察太阳，看一看我们的预言是否正确。但太阳光是很强烈的，用肉眼直接去了望它是不很合适的。我们可以用深颜色的眼镜或涂黑的玻璃进行观察，这样可以保护眼睛。此外，我们还可以用面盆盛清水，放在露天的地方，观察映在水里的太阳。
日食发生在初一，是没有什么奇怪的。因为初一乃是日食最正常的日期（所有的日食都应当发生于初一），若不在初一，那才是怪事咧。夏历每个月的初一，通常称为朔日，便是月亮赶上太阳，达到相同经度的日子。我们都晓得，日月运行时，总是月亮绕地球走，而地球又绕着太阳走。为着简明起见，我们姑且就天上表面的现象来谈。太阳在各星象之间的行动，一年里走一周天。这路线我们称它作黄道。月亮在众星当中的移动，只要一个月便走了一周天。它的路线，可以叫作白道。假若天球上的白道和黄道重合在一起，那末每个月里，月亮一定要追上太阳一次，把它遮住，而发生一次日食。但事实上并非每逢初一，日月同经度的时候，就有日食。原因是天上的黄道、白道并不重合，而成互相交叉的两个大圈。黄道和白道两个平面，成了一个五度的角度。如果日月同经度的朔，恰好当太阳走到黄道和白道相距最远的地点发生，那么这时月亮和太阳虽是经度相同，而在天上的位置相距却很远。由我们看去，它们二者之间，还有相当于九个月亮那样长的间隔。月亮当然不能遮着太阳，而使它呈现日食了。不过，如果当太阳走到黄白道交点的附近，而遇见朔，那末月亮便可遮着太阳，而发生日食的现象。
现在，我们已经了解了黄道上有相对（相距一百八十度）的两点，这便是和白道的交点。如果当太阳正走到交点附近时遇着朔，日食便要发生。交点附近能使日食发生的区域，到底有多大呢？我们计算出来，太阳要通过这个区域，需要走三十天以上的时间。三十天内至少必有一次朔，多则可以有两次朔。因此每逢太阳走到交点附近时，至少有一次日食，多则有两次日食。
如果这两个交点在黄道上有固定的位置，那末每年里日食的发生，也有一定的时期。人们也就可以方便地预先推测日食的日期了。可是这两个交点在黄道上作与太阳相反方向的移动，只要十八年零几天便可沿着黄道绕行一周。假使太阳在一月初从升交点（太阳由南向北运行时所通过的黄白道交点）出发，那么六月下旬，便可走到降交点（太阳由北向南运行时所通过的黄白道交点），十二月中旬就又回到升交点来。因此一年之内，至少有二次日食，多则可以达到五次。但因为地球表面，只有一小部分地方能够看见日食，所以每年日食的次数虽多，但对某一个地方来说，就得经过许多年才有机会看见一次日食。相反地，月食是由于月亮跑到地球的影子里而发生的。地球上凡是看得到月亮的那个半球，都同时可以看到月食。每年里的月食，少则可以一次都没有，多则可以有三次。总之，每年里日月食总共的次数，最多不会超过七次。
由我们看起来，太阳和月亮的大小，似乎差不多。其实，太阳的直径比月亮大四百倍，太阳和地球的距离比月亮和地球的距离约远四百倍，所以看起来好像一样大。月亮、地球、太阳彼此之间的距离，随时有更动，所以在人们的眼睛里看来，月亮有时可以比太阳略为大些，有时略为小些。因此月亮有时可以把太阳全部遮住，而发生全食；有时月亮只能遮住太阳的中部，而四周仍露出一线的太阳边缘，这便成了环食。只有在全食的时候，我们才看得到白天变黑夜、星星出现等现象。无论环食和偏食，只要有一小部分的太阳露在月亮的外边，天空总仍然是很亮的。
天文学者对于日食，特别是日全食，尤其感到兴趣，因为太阳是天文学家的主要研究对象。而关于太阳上的某些问题，也只有在日全食的几分钟之间，才能进行观测和研究。比如，我们可从观察中修正日食时刻推算和实测之间的相差。所以，每逢日食的时候，天文学者往往携带几十箱的仪器，到几千里以外的地方去作观测。比如，一九三六年六月十九日发生日食时，中国的两队天文学者，曾分头到西伯利亚的伯力和日本的北海道去观测。一九四一年九月二十一日的日食，发生于抗日战争期间。但全食地带恰好横跨我们中国人烟稠密的本部，因此，中国的两队天文学者也曾不顾一切的困难到甘肃临洮和福建崇安进行了观测。一九四八年五月九日的日食，我们也曾到浙江馀杭进行观测，但阴云阻挠了我们的工作。明年在苏联境内可以看到日全食，我们将设法到那里去进行观察。这是向苏联天文学家学习的一个绝好机会。后年（一九五五年）六月二十日在越南一带可以看到时间长达七分多钟的日全食。那时，我们就可以从容不迫地进行观测了。（附图片）
月亮绕地球的轨道（白道）和地球绕太阳的轨道（黄道）不在一个平面上。当夏历每月初一时，月亮有时在地球轨道面的上边（如图中3），有时在轨道面的底下（如图中2），因此就不发生日食；但一年至少有两次月亮和地球差不多同在一个轨道面上（如图中1和4），那时就发生了日食。
各大城市见到日食情况：图中之①部分是初亏，表示月亮侵入太阳的方位。图中之②部分是食甚，表示食得最多的情况。图中之③部分是复圆，表示月亮退出的方位。图中白圈表示太阳，黑圈表示月亮。（本图的时间，都以北京标准时——东经120度为准）