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如果你有留意最近几次月食的日期,你会发现一个有意思的规律:刚过去不久的一次月全食是元宵节月全食,发生在2026年3月3日,而再往前一次月食是2025年9月7日晚(农历七月十六)的月全食,两次月食相隔了177天,合6个朔望月。接下来在今年(2026)8月28日还会有一次月偏食,不过中国大陆不可见。8月28日和3月3日相差了178天。
看起来月食似乎有一个「一年两次」的规律,这不仅让人联想起一个非常洗脑的广告词。
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你知道我想说什么
自然现象的规律当然不会和商业行为存在逻辑上的关系,那么月食「一年两次」的出现规律是怎么一回事呢?
从原理上看,月食是月球进入地球影子,月面不能正常接收太阳光照射而引起的天象。因此月食必然是与日月运动规律以及日月的相对位置有关。当以地球为视角观察时,太阳和月球的视运动轨迹其实就是我们常说的两个概念——黄道(太阳周年视运动轨迹)和白道(月球公转轨迹)。黄道和白道并不在同一个平面上,两者所在平面存在一个约5°的夹角,因此会有两个交点,称为黄白交点。
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对于月食来说,太阳和月球需要分别位于不同的黄白交点时才满足月食发生的条件(如上图所示,月球在降交点时需要太阳在升交点)。太阳沿黄道运动重新回到同一个黄白交点需时约346.62天[1],也就是太阳平均每173天左右就会经过一个黄白交点,如果此时月球正好经过另一个黄白交点附近,就可能发生月食。
天文学上我们把太阳经过黄白交点及前后的一段时间称为「食季」(eclipse season)。由于1个回归年(365.2422天)要略长于太阳回到同一黄白交点的346.62天,所以1个回归年可以覆盖2个完整的食季或1个完整食季加上2个不完整食季,对应到月食上就是一年一般有两段时间可以出现月食,特殊情况下会有3段。
所以大部分情况下一年就会有两次月食,偶尔出现三次的情况,如2029年有三次月全食,分别发生在北京时间1月1日,6月26日和12月21日。
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到这里还有一个问题没说清楚,那就是一个食季内只能发生一次月食(不含半影月食)吗?会不会出现没有月食,或者多于一次月食的情况?
这里涉及到另一个概念「食限」(eclipse limit)。理论上当太阳与月球分别处在黄白交点时,就会发生交食。在实际推算中,日、月及地影均有一定视直径,因此即使天体稍微偏离黄白交点,亦有可能出现交食。在保证交食可能发生的前提下,允许月球偏离黄白交点的最大值 ,即为食限。
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对于月食来说,允许月球偏离黄白交点的最大值为12°,对应黄白交点附近一共24°的黄道长度。太阳走完24°的黄道需时约24天,同时月球两次经过同一黄白交点的周期约为27.21天[2],这意味着如果在太阳经过黄白交点前后的24天内月球出现在另一边的黄白交点附近12°以内位置,就能发生月食;如果月球恰好没赶上24天的窗口,那么月食就不会发生。
考虑了食限的结果是一个食季内会有0-1次月食,对应一年内可能有0-3次月食。
顺带提一嘴中国古代对「一年两次月食」这一现象的认识。《史记·天官书》中就有一段关于月食出现规律的文字:
月食始日,五月者六,六月者五,五月复六,六月者一,而五月者,凡五百一十三月而复始。
——《史记·天官书》
相关文字存在传抄上的错误,无法还原出当时对月食规律的确切认知。但可以肯定的是至晚在西汉时,中国古人已经在根据月食每半年左右出现一次的现象尝试进一步探索其中的规律。西汉末的三统历留下了中国历史上目前已知最早的日月交食周期数值:每135个朔望月包含23个食季,亦称三统历周期。这有别于巴比伦人在公元前8世纪起开始采用的日月交食周期(即沙罗周期):每223个朔望月包含38个食季[3]。
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《汉书·律历志》书影
参考&拓展
[1]这个周期也称交点年或食年
[2]即交点月
[3]https://www.zhihu.com/question/383890963/answer/3270263170
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