月全食中的科学 [复制链接]

1. 地球的影子
        地球在太阳光的照射下，会形成一个锥形的阴影区域，称为地影。地影分为两部分：
本影 (Umbra)：太阳光完全被地球遮挡的区域，是阴影最中心、最黑暗的部分。
半影 (Penumbra)：太阳光部分被地球遮挡的区域，位于本影周围。
        当月球只进入半影时，发生半影月食，月亮仅略微变暗，不易察觉。当月球部分进入本影时，发生月偏食，月亮看起来像被“咬掉”一块。而当月球完全进入地球的本影时，便发生了月全食。

2. “红月亮”的成因
        即使在月全食阶段，月球也不会完全从夜空中消失，而是会呈现出古铜色或暗红色，这就是俗称的“红月亮”或“血月”。这奇妙的现象源于地球的大气层：
光的散射与折射：太阳光在到达月球之前，必须先穿过地球周围的大气层。地球大气层会将太阳光折射（使其弯曲）到地球的本影区内，从而照亮月球的表面。
瑞利散射 (Rayleigh Scattering)：地球的大气层也会散射太阳光。波长较短的蓝光和紫光更容易被大气中的分子和微粒散射到四面八方（这也是天空为什么是蓝色的原因）。而波长较长的红光和橙光则更容易穿透大气层，被折射到月球上。
        因此，照射在月球的阳光主要是红光，这使得月球在月全食阶段呈现出红色。其具体的红色深浅（从深红到橙铜色）会受当时地球大气中云量、尘埃、污染物等因素的影响。例如，如果近期有火山喷发，大量火山灰进入大气，可能会使月全食时的月亮颜色显得更深暗。

3. “青边”现象
        在月全食阶段，有时还能观察到月球的边缘呈现出一圈淡蓝色或蓝绿色的光带，被称为“青边”。这是因为有少量阳光穿过了地球大气层顶部的臭氧层，臭氧分子对红光吸收较强，反而让更多的蓝绿光被折射到月球表面，形成了这抹不易察觉的奇妙色彩。

月亮为啥会“红脸”？

发生月全食时，地球运行到太阳和月球之间，照向月球的太阳光被地球挡得严严实实。按常理，月亮应该完全置身于黑暗之中，消失到几乎不可见，怎么还能变成红色高挂夜空？

这其实与我们平时看到的蓝色天空和红色的朝霞、晚霞是同样的原理。

北京天文馆寇文表示，由于地球周围有一层浓厚的大气层，一些阳光可以通过大气的折射、散射，还会有一部分光落到月亮上面，而且这些光大部分都是波长比较长的红色光，所以月全食的时候，月亮看起来颜色发红色、发橙色，或者是古铜色。

而红月亮颜色深浅的差别，还与当时地球大气中云层、尘埃和污染物的含量相关，云量越大，尘埃越多，月亮就越红。此外，天文科普专家提醒，在月全食期间，月球边缘有时候会呈现出蓝色或蓝绿色的狭窄光带，它被称为“青边”。这是因为穿过地球大气层顶部臭氧层的阳光呈现出淡蓝色，当这些光线投射到月球表面时，就形成了青边。

青边虽然用肉眼很难察觉到，但借助专业天文设备观察地球本影的边缘，一般能发现淡淡的蓝色带状区域，这也是天文爱好者欣赏月全食的另一个看点。

只有全食阶段才会出现“红月亮”吗？

有人会问，只有月全食阶段才会出现“红月亮”吗？偏食阶段为啥月亮不会红？

中国科学院紫金山天文台科普主管王科超表示，月食会经历几个阶段，半影月食、偏食阶段、再完全进入到全食阶段。前两个阶段，比如半影月食阶段，整个月亮还是可以被阳光直接照射到上面的。这时候月亮的亮度，只是比平常稍微减弱一些。

当进入到半食阶段，会有部分月亮进入到地球的本影当中。大部分阳光已被地球遮住，少量红光投射到这部分的月球表面。但是月亮其他部分，仍然有阳光直射，被太阳直接照射的部分，要比进入地球本影部分的亮度亮1万倍以上。在这么强烈的明暗对比下，我们不太容易察觉到旁边暗弱的红月亮部分。只有当月亮完全进入到地球本影或者即将完全进入的时候，整个月面变得非常暗，肉眼才容易察觉到这抹红光。

你可能会有疑惑：月球大约28天绕地球一圈，为什么月食不是每月都有？

这是因为月球公转轨道（白道）和地球公转轨道（黄道）有一个约5°的夹角。

所以并不是每个满月都会进入地球的影子。只有月球刚好运行到两个轨道平面的交点附近，并且三者完美连成一线时，月全食才会发生。

“血月”是凶兆吗？

无论在东方还是西方，“血月”都曾被蒙上层层神秘面纱。中国古代有“天狗食月”的传说，《南齐书》更记载“月蚀，色赤如血”，常被视作兵灾之兆。

朱进表示，“血月”概念不准确，专业领域无“血月”这一说法，该词汇易引发误解，不建议媒体使用，正确术语应称为“月全食”，在月全食的全食阶段，月亮呈现红色，可称为“红月亮”，此表述更加准确科学。

“红月亮”是一种纯粹的自然天文现象，不会对人体健康或生命安全产生任何影响。其成因在于月球进入地球本影时，太阳光经过地球大气层的折射与散射，波长较长的红光得以穿透并照射到月球表面，使其呈现红色。

古代因科学认知局限，常将血月与死亡、灾祸相联系，如《南齐书》记载血月后发生兵变，但现代科学已证实此类关联纯属巧合，无任何因果关系。血月不释放有害辐射，也不改变地球物理环境，因此所谓“血月致死”或“影响情绪”的说法缺乏科学依据。

下次月全食全过程要等三年后

月全食是一种比较罕见的天象奇观，我国全境内都能欣赏月全食全过程的机会更加难得。我国上一次能够看到的月全食是在2022年11月8日，可见区域主要集中在中部和东部地区。

按照天文学家的测算，明年3月3日我国中部和东部地区会再次出现“带食而出”的月食，下一次我国全境内能看到月全食全过程的时间是2028年12月31日至2029年1月1日，要等三年多的时间。

月全食的科学意义与观测价值

科学研究：月食为研究地球大气层提供了天然“探针”，通过分析月面颜色变化，可以反推出地球大气的成分与透明度。

公众观测：与日食不同，月食观测安全无害，无需任何防护设备，是最适合大众欣赏的天象之一。

[p=null, 2, left]月全食是月球穿越地球本影的过程，而“红色月亮”是地球大气对太阳光的折射与散射所造成的视觉效果。它不仅是一场壮丽的天文秀，也为科学研究提供了宝贵的机会。[/p]

血月的文化寓意

此次月全食发生在中元节（农历七月十五，9月6日）刚刚过去后的第一个夜晚，尽管我们早已不再相信神鬼之说，但这种时间的巧合，为这场科学盛宴平添了一丝东方式的、神秘而浪漫的遐想。

在古代的很长一段时间里，人们都认为造成月食的元凶是蛤蟆，吃掉月亮的是蛤蟆精。这是因为古人们一直都相信月中有蛤蟆，蛤蟆也被称为蟾蜍。

《史记》中明确提出：“月为刑而相佐，见食于虾蟆。”

“天狗吃月亮” 是古代解释月食现象的经典神话，其故事随文化演变呈现多元面貌。最早在《山海经》中，天狗被描述为“如狸而白首”的神兽，能抵御凶邪。

民间还流传着另一个“天狗传说”版本：古时候有个叫目连的人善良、孝顺，但他的母亲因作恶被玉帝变成一只恶狗，永世不得超生。

后来，目连之母逃出了地狱，想找玉帝算账。但她找不到玉帝，就去追赶太阳和月亮，想吃掉它们让天上人间变成一片黑暗，于是有了月食现象。

古代救月习俗

《周礼》上说：“救日月，则诏王鼓。”意思是，在遇到日食、月食这种大事件的时候，周天子要亲自穿着正装，亲自敲击王鼓来驱逐食月兽！

《太平御览》有一段记录：“《荆州占》记载：月蚀，后自提鼓阶前，把槌击鼓者三，中良人、诸御者、宫人皆击杵救之。”

“月已蚀，后乃入斋，服缟素，三日不从乐，以应其祥。此先王之所以免天地之诛而解四境之患也。”

《荆州占》是东汉时刘叡所作的天文典籍，这段文字记载了发生月食时皇宫里的情景：为了吓走天狗，皇后亲自敲鼓，其他嫔妃、宫女助势。

当月亮全部被遮挡，皇后进殿戒斋，穿素色衣服，三天不听音乐，以此显示对皇帝工作的支持。

在记录唐代故事的《开元天宝遗事》中提到：“长安城中，每月蚀时，即士女取鉴向月击之，满郭如是，盖云救月蚀也”。

意思是每逢月食，长安城里面所有的女性朋友们都要拿出自己的镜子，朝向月亮敲击，这就是唐代的“救月蚀”习俗。