传说二郎神有一只哮天犬,每当人间作恶之人多的时候,哮天犬便会化为万丈之躯吞噬月亮,以警告世人为恶之害。人们见到此景便会反省自身,当恶人知错后,哮天犬便会吐出月亮。这是神话传说“天狗食月”的一种说法,用以告诫人们多行善事,不要作恶。虽然这只是一个神话传说,但其背后却隐藏着一个非常有趣的自然奇观——月食。
找两盏小灯并排放置,或将两部手机并排放置并打开闪光灯。在小灯不远处放置一个杯子。我们会发现,杯子后面的影子有深浅不一样的阴影区域。其中颜色较深的阴影位于两盏小灯的中心与杯子的延长线上,或者说在杯子相对两盏小灯的正后方,而颜色较浅的阴影则位于杯子相对两盏小灯的侧后方。如果我们再找一盏小灯,放在前两盏小灯之间,并打开它,我们会发现颜色较深的阴影仍在杯子的正后方,而影子的整体形状和阴暗区域会因为新加入的小灯而有所变化。
●在太阳光的照射下,地球的本影与半影
那么,月食是如何发生的呢?
让我们展开想象,如果在最初的两盏小灯之间可以增加无限盏小灯,那么杯子后方的影子形状肯定会有变化,但总会出现比两侧的阴影更深的一块区域。在物理学及绘画技术中,位于物体相对光源正后方的颜色最深的影子叫作本影,而位于侧后方的颜色较浅的影子则叫作半影。
太阳就像一个拥有无穷多个小灯的巨大光源,向四面八方发射光芒。地球在围绕太阳旋转的时候,就像杯子一样。在太阳光的照射下,地球后方总是会出现本影和半影,相应的区域在天文学上分别称为地球的本影区和半影区。
因为月球总是围绕地球旋转,所以它会不时地转到地球的本影区和半影区。当月球转入半影区时,一部分太阳光虽然会受到地球的遮挡,但仍有不少光线照到月球上。所以这时月球看上去只是略微暗淡一些。一旦月球的一部分进入了本影区,我们就能用肉眼看到月食现象。月球暗淡的部分就是地球本影所造成的,而发亮的部分则位于地球的半影区。像这样部分发亮的月食被称为月偏食,当月球全部进入地球本影区后,则会出现月全食。和日食不同,由于地球本影区的大小比月亮大得多,可以遮住整个月球,所以不存在月环食现象。
所以,月食是由于地球遮挡了照向月球的太阳光造成的,与哮天犬无关。当月食发生时,地球的阴影同样会遮挡环绕月球飞行的航天器,使其在这段时间失去太阳能的供给。所以航天器在绕月飞行时,科学家们会提前安排好,在月食发生时将航天器上的大部分科学设备关闭,以保存能量,等月食结束后,再将设备重新开启。