食的周期性与重复
日食和月食图(1990-2012年):根据太阳通过月球轨道交点的情况,追踪日食(全食、环食、偏食、全环食)和月食(全食、偏食、半影食),突出显示反复出现的食系列。
图片来源:I.M.C.C.E.(新窗口)
科学摘要
Astronoo的文章介绍了沙罗周期,这是一种约18年的天文学周期性,支配着日食和月食的重复。这个周期源于三个月球轨道周期的组合:朔望月、交点月和近点月。经过223个朔望月后,月球相对于太阳及其轨道交点恢复到几乎相同的配置,使得预测食成为可能。沙罗系列持续1226至1550年,包含69至87次食。每个周期8小时的偏移解释了食的地理位移,由埃克塞利格莫斯补偿。
什么是沙罗周期,它如何预测食?
本文致力于沙罗周期,这是一种支配食重复的基本天文学周期性。但什么是沙罗周期,它如何预测食?答案在于月球三个轨道周期之间的显著和谐:朔望月(29.53天)、交点月(27.21天)和近点月(27.55天)。经过223个朔望月,即约18年11天后,月球、地球和太阳恢复到几乎相同的几何配置。这个自古以来已知的周期使得以显著精度预测食成为可能。每个沙罗系列从偏食开始,演变为全食或环食,然后结束。每个周期8小时的偏移将食向西移动120度,这一现象由埃克塞利格莫斯(54年的三重沙罗)补偿。对这个机制的理解说明了从古代观测者到现代模型的天文学创造力的深度。
值得一看
继续探索宇宙的这些主题:
沙罗周期:食的时钟
观测揭示的宇宙周期性
自古以来,天文学家就注意到食(源自古希腊语:放弃、背离)并非随机,而是遵循一种称为沙罗周期的显著周期性。这个周期持续约18年,源于月球轨道三个基本周期的微妙组合:朔望月、交点月和近点月。
触手可及的预测中的天体和谐
沙罗周期代表了天体力学中最迷人的规律之一。理解这个周期不仅可以精确预测食,还可以欣赏支配我们地球-月球-太阳系统运动的奇妙和谐。在没有现代工具的情况下发现这个周期的古代天文学家,证明了人类面对宇宙奥秘时的创造力。
N.B.:
“沙罗”一词在17世纪出现在欧洲天文学中。是著名的英国天文学家埃德蒙·哈雷(1656-1742)于1691年引入这个术语。哈雷读过拜占庭学者乔治·辛克洛斯(8世纪)的著作,其中出现了希腊语“沙罗”一词,意为“重复”或“周期”,但实际上在古代迦勒底人中指的是一种3600年的周期,而非食的周期。
月球和太阳的基本轨道周期
三个决定性的月球周期
沙罗周期源于这些周期之间的近似数值关系:
- 朔望月:两个连续新月之间的平均持续时间,约29.53天(月球绕地球的公转)。
- 交点月:月球两次通过同一轨道交点(升交点或降交点)之间的间隔,约27.21天。
- 近点月:月球连续两次通过近地点的间隔,约27.55天。
- 食年:太阳返回同一交点的近似时间(346.62天)。
沙罗食族
沙罗系列的诞生与演化
属于同一沙罗周期的每个食系列称为沙罗系列。一个系列通常从地球一极的偏食开始,然后演变为中心食(全食、环食或全环食),最后在另一极以偏食结束。一个完整的沙罗系列持续1226至1550年,包含69至87次中心食。
利用沙罗预测食
地理偏移与埃克塞利格莫斯
由于沙罗周期中多出的8小时(一天的⅓),一个系列中每次连续的食发生在约120度经度以西。这一特性意味着需要三个沙罗周期(称为埃克塞利格莫斯(54年33天的周期))才能使食在大致相同的地理位置重现。
活跃月球沙罗系列摘要
过去两个世纪活跃的月球沙罗系列
下表总结了活动范围覆盖1800年至2100年期间的主要月球沙罗系列。每个系列的特点是总持续时间为12至15个世纪,包含71至83次连续食。
| 系列 | 食的数量 | 持续时间(年) | 第一次食 | 最后一次食 | 食的序列 |
|---|---|---|---|---|---|
| 沙罗110 | 72 | 1280.1 | 747年5月28日 | 2027年7月18日 | 8N 23P 13T 20P 8N |
| 沙罗111 | 71 | 1262.1 | 830年6月10日 | 2092年7月19日 | 9N 20P 11T 23P 8N |
| 沙罗112 | 72 | 1280.1 | 859年5月20日 | 2139年7月12日 | 7N 21P 15T 22P 7N |
| 沙罗113 | 71 | 1262.1 | 888年4月29日 | 2150年6月10日 | 7N 23P 13T 18P 10N |
| 沙罗114 | 71 | 1262.1 | 971年5月13日 | 2233年6月22日 | 8N 19P 13T 12P 19N |
| 沙罗115 | 72 | 1280.1 | 1000年4月21日 | 2280年6月13日 | 7N 9P 26T 19P 11N |
| 沙罗116 | 73 | 1298.1 | 993年3月11日 | 2291年5月14日 | 9N 9P 27T 8P 20N |
| 沙罗117 | 71 | 1262.1 | 1094年4月3日 | 2356年5月15日 | 8N 9P 24T 7P 23N |
| 沙罗118 | 73 | 1298.1 | 1105年3月2日 | 2403年5月7日 | 9N 7P 28T 8P 21N |
| 沙罗119 | 82 | 1460.4 | 935年10月14日 | 2396年3月25日 | 20N 8P 28T 6P 20N |
| 沙罗120 | 83 | 1478.4 | 1000年10月16日 | 2479年4月7日 | 21N 7P 25T 7P 23N |
| 沙罗121 | 82 | 1460.4 | 1047年10月6日 | 2508年3月18日 | 20N 6P 29T 7P 20N |
| 沙罗122 | 74 | 1316.2 | 1022年8月14日 | 2338年10月29日 | 22N 8P 28T 7P 9N |
| 沙罗123 | 72 | 1280.1 | 1087年8月16日 | 2367年10月8日 | 24N 6P 25T 8P 9N |
N.B.:
食的序列使用以下标记:N = 半影食,P = 偏食,T = 全食。数字表示系列时间顺序中每种类型食的数量。每个系列从半影食开始,演变为偏食,然后是全食,之后回到偏食,最后是半影食。
活跃太阳沙罗系列摘要
过去两个世纪活跃的太阳沙罗系列
下表总结了活动范围覆盖1800年至2200年期间的主要太阳沙罗系列。每个系列的特点是总持续时间为12至15个世纪,包含69至82次连续食。
| 系列 | 食的数量 | 持续时间(年) | 第一次食 | 最后一次食 | 食的序列 |
|---|---|---|---|---|---|
| 沙罗120 | 71 | 1262.1 | 933年5月27日 | 2195年7月7日 | 7P 25A 4H 26T 9P |
| 沙罗121 | 71 | 1262.1 | 944年4月25日 | 2206年6月7日 | 7P 42T 2H 11A 9P |
| 沙罗122 | 70 | 1244.0 | 991年4月17日 | 2235年5月17日 | 8P 3T 2H 37A 20P |
| 沙罗123 | 70 | 1244.0 | 1074年4月29日 | 2318年5月31日 | 6P 27A 3H 14T 20P |
| 沙罗124 | 73 | 1298.1 | 1049年3月6日 | 2347年5月11日 | 9P 43T 1H 20P |
| 沙罗125 | 73 | 1298.1 | 1060年2月4日 | 2358年4月9日 | 12P 4T 2H 34A 21P |
| 沙罗126 | 72 | 1280.1 | 1179年3月10日 | 2459年5月3日 | 8P 28A 3H 10T 23P |
| 沙罗127 | 82 | 1460.4 | 991年10月10日 | 2452年3月21日 | 20P 42T 20P |
| 沙罗128 | 73 | 1298.1 | 984年8月29日 | 2282年11月1日 | 24P 4T 4H 32A 9P |
| 沙罗129 | 80 | 1424.3 | 1103年10月3日 | 2528年2月21日 | 20P 29A 3H 9T 19P |
| 沙罗130 | 73 | 1298.1 | 1096年8月20日 | 2394年10月25日 | 21P 43T 9P |
| 沙罗131 | 70 | 1244.0 | 1125年8月1日 | 2369年9月2日 | 22P 6T 5H 30A 7P |
| 沙罗132 | 71 | 1262.1 | 1208年8月13日 | 2470年9月25日 | 20P 33A 2H 7T 9P |
| 沙罗133 | 72 | 1280.1 | 1219年7月13日 | 2499年9月5日 | 12P 6A 1H 46T 7P |
| 沙罗134 | 71 | 1262.1 | 1248年6月22日 | 2510年8月6日 | 10P 8T 16H 30A 7P |
| 沙罗135 | 71 | 1262.1 | 1331年7月5日 | 2593年8月17日 | 10P 45A 2H 6T 8P |
| 沙罗136 | 71 | 1262.1 | 1360年6月14日 | 2622年7月30日 | 8P 6A 6H 44T 7P |
| 沙罗137 | 70 | 1244.0 | 1389年5月25日 | 2633年6月28日 | 8P 10T 6H 4A 3H 32A 7P |
| 沙罗138 | 70 | 1244.0 | 1472年6月6日 | 2716年7月11日 | 7P 50A 1H 3T 9P |
| 沙罗139 | 71 | 1262.1 | 1501年5月17日 | 2763年7月3日 | 7P 12H 43T 9P |
| 沙罗140 | 71 | 1262.1 | 1512年4月16日 | 2774年6月1日 | 8P 11T 4H 32A 16P |
| 沙罗141 | 70 | 1244.0 | 1613年5月19日 | 2857年6月13日 | 7P 41A 22P |
| 沙罗142 | 72 | 1280.1 | 1624年4月17日 | 2904年6月5日 | 8P 1H 43T 20P |
| 沙罗143 | 72 | 1280.1 | 1617年3月7日 | 2897年4月23日 | 10P 12T 4H 26A 20P |
| 沙罗144 | 70 | 1244.0 | 1736年4月11日 | 2980年5月5日 | 8P 39A 23P |
| 沙罗145 | 77 | 1370.3 | 1639年1月4日 | 3009年4月17日 | 14P 1A 1H 41T 20P |
| 沙罗146 | 76 | 1352.2 | 1541年9月19日 | 2893年12月29日 | 22P 13T 4H 24A 13P |
| 沙罗147 | 80 | 1424.3 | 1624年10月12日 | 3049年2月24日 | 21P 40A 19P |
| 沙罗148 | 75 | 1334.2 | 1653年9月21日 | 2987年12月12日 | 20P 2A 1H 40T 12P |
| 沙罗149 | 71 | 1262.1 | 1664年8月21日 | 2926年9月28日 | 21P 17T 3H 23A 7P |
| 沙罗150 | 71 | 1262.1 | 1729年8月24日 | 2991年9月29日 | 22P 40A 9P |
| 沙罗151 | 72 | 1280.1 | 1776年8月14日 | 3056年10月1日 | 18P 6A 1H 39T 8P |
| 沙罗152 | 70 | 1244.0 | 1805年7月26日 | 3049年8月20日 | 9P 30T 3H 22A 6P |
| 沙罗153 | 70 | 1244.0 | 1870年7月28日 | 3114年8月22日 | 13P 49A 8P |
| 沙罗154 | 71 | 1262.1 | 1917年7月19日 | 3179年8月25日 | 7P 56A 8P |
| 沙罗155 | 71 | 1262.1 | 1928年6月17日 | 3190年7月24日 | 8P 56A 7P |
| 沙罗156 | 69 | 1226.0 | 2011年7月1日 | 3237年7月14日 | 8P 52A 9P |
| 沙罗157 | 70 | 1244.0 | 2058年6月21日 | 3302年7月17日 | 6P 56A 8P |
| 沙罗158 | 70 | 1244.0 | 2069年5月20日 | 3313年6月16日 | 7P 53A 10P |
| 沙罗159 | 70 | 1244.0 | 2134年5月23日 | 3378年6月17日 | 8P 41A 21P |
| 沙罗160 | 71 | 1262.1 | 2181年5月13日 | 3443年6月20日 | 7P 45A 19P |
N.B.:
食的序列使用以下标记:P = 偏食,A = 环食,H = 全环食,T = 全食。数字表示系列时间顺序中每种类型食的数量。每个系列从一极附近的偏食开始,产生数十次中心食,然后在相反极附近以偏食结束。
参考文献
FAQ:关于沙罗周期你需要知道的一切
什么是沙罗周期?
沙罗周期是约18年11天(6585.32天)的周期,使得预测日食和月食的重复成为可能。它源于月球三个轨道周期的组合:朔望月、交点月和近点月。经过223个朔望月后,月球相对于太阳及其轨道交点恢复到几乎相同的配置。
为什么沙罗周期持续18年11天?
这个持续时间相当于223个朔望月(每个29.53天),即约6585.32天。它也大致相当于242个交点月和239个近点月。这三个轨道周期之间的显著巧合使月球能够相对于太阳及其轨道交点恢复到相似的几何配置。
什么是沙罗系列?
沙罗系列是按照沙罗周期重复的食族。每个系列从地球一极的偏食开始,然后演变为中心食(全食、环食或全环食),最后在另一极以偏食结束。一个完整的系列持续1226至1550年,包含69至87次食。
为什么同一系列的连续食向西移动?
沙罗周期持续约6585.32天,即18年11天8小时。相对于整数天的8小时偏移(约一天的⅓)意味着地球在两次食之间多完成了⅓次自转。因此,每次连续的食发生在约120度经度以西。
什么是埃克塞利格莫斯?
埃克塞利格莫斯是三个沙罗周期的周期,即约54年33天。由于每个沙罗8小时的偏移将食向西移动120度,三个沙罗(3 × 120° = 360°)将食带回大致相同的地理位置。埃克塞利格莫斯早已为古代天文学家所知,尤其是巴比伦人。
沙罗周期能预测所有食吗?
沙罗周期能够预测同一系列内食的重复,但不能穷尽地预测所有食。还使用其他周期,如默冬周期或卡利普斯周期。此外,行星的引力摄动会随时间略微改变月球轨道,这需要精确计算以确定每次食的确切特征。
追逐阴影:2026年日全食
红月与血月:地球大气是原因
日食:太阳、月亮与阴影
贝利珠:日食中转瞬即逝的珠宝
轨道平面解释的日食与月食
从上方看到的日食:卫星揭示了太阳的什么
2012年6月6日金星凌日
月球凌日现象:小规模的日食?
月球起源的撞击理论
食的周期性与重复
2010年1月15日的日环食:本世纪最长的火环