第五章地球和月球

第五章

地球和月球

日食和月食

潮汐

第一节

日食和月食

日月食现象

日月食的形成

日月食过程

日月食规律

日月食现象

日食现象：

月球将日轮遮掩的现象，亦即日轮的亏缺。

月食现象：

满月时月轮的亏缺现象

日全食的描述

日全食的描述

阳光灿烂的白天，光焰无际的日轮突然被一团黑影逐渐蚕食、吞噬，当黑影把目轮完全挡住的时候，天空的亮度骤然下降一百万倍。原来的太阳位置，变成暗黑的月亮圆面。刹那间，夜幕降临，繁星点点，昏暗的大地上凉风习习，气温陡降，鸡犬惊叫着逃回自己的巢穴，有时空中的飞鸟也会失去自控而坠落到地上，这常常是日全食时发生的景象。

贝利珠

贝利珠

月球表面高低不平的山峰遮挡太阳光线所致。

有关传说

有关日食传说

多数地区的传说：妖怪吃掉太阳

印第安人在日食发生时会向天发射带火

焰的箭，意图是“再度点燃”太阳。

公元前585年吕底亚人和米提亚人交战，决战当天战场上空突然发生日食，双方见状，马上宣布休战，

重建太平盛世。

忙于祭祀的古代官员

日月食的形成

地球和月球的影子

地球本影平均长度：1377000km月球本影平均长度：374500km日月食的形成及类型

成因区别

地月的影子

本影

半影

伪本影

本影长度

本影区：影子的主要部分。完全得不到太阳光线。

半影区：本影周围的影区。可得到太阳的一部分光线。

伪本影区：本影的延长。可得到太阳边缘的光线。

日食的形成

日全食

日偏食

日环食

日食类型

日食的形成是由于月球的影子落在地球表面上，日食的类型取决于观测者位于月影的哪一部分。

在月球本影中，太阳全部日全食：

被月轮遮住

在月球半影中，太阳部分日偏食：

被月轮遮住

日环食：

在月球伪本影中，太阳中心被月轮遮住

日食带

日食带

月食的形成

月全食

月偏食

月食类型

月食类型

月食的形成是由于月球进入地球本影，

月食的类型取决于月球是否完全进入地球本影。

月球完全进入地球本影。月全食：

月轮全部亏缺。

月球部分进入地球本影。月偏食：

月轮只有部分亏缺。

日月食成因区别

当地球上发生月全当地球上发生月偏食时，在月球上会食时，在月球上会看到什么现象？

看到什么现象？

日食的形成和月球的本影、半影、伪本影有关；

月食的形成仅与地球本影有关。

日月食过程

过程实质

日全食过程

月全食过程

偏食过程

日环食过程

食分

日月食过程实质

日食过程

月球自西向月食过程

月球自西向东赶超太阳的过程

日食自太阳的西缘开始，东缘结束。

东赶超地球本影的过程

月食自月轮的东缘开始，西缘结束。

日全食过程

偏食——全食——偏食

东

初亏月

食既

食月日月月

生月

复圆甚光西

初亏：日食开始。月轮东缘与日轮西缘相外切。

食既：日全食开始。月轮东缘与日轮东缘相内切。

食甚：日月中心相距最为接近。

生光：日全食结束。月轮西缘与日轮西缘相内切。

复圆：日食结束。月轮西缘与日轮东缘相外切。

回食分

日全食过程

东

月

月

月日月月

月

月

西

日全食过程演示

东

月

西

月全食过程

东

地球本影

初亏：月食开始。月轮东缘与本影西缘相外切。

食既：月全食开始。月轮西缘与本影西缘相内切。

西

食甚：月轮与地影截面中心相距最为接近

生光：月全食结束。月轮东缘与本影东缘相内切。

复圆：月食结束。月轮西缘与本影东缘相外切。

2004.5.5月全食

回食分

东

地球本影

西

偏食过程

日偏食

东

西

月偏食

东

复圆

食甚

初亏

西

地球本影

回食分

日偏食过程演示

东

月

西

月偏食过程演示

东

西

地球本影

日环食过程

东

月

月月月

月

西

环复食食圆

甚

终

环初食亏

始

食分

日环食过程演示

东

月

西

食分

概念

食甚时日轮或月轮被食的程度。

偏食食分

以食甚时日（月）轮直径被遮掩的比值表示。

全食食分

日全食食分：月轮同日轮视直径的比值。

月全食食分：月轮进入地球本影的深度

同月轮视直径的比值。

日全食过程的图示1东

月

月日月月

月

西

日全食过程的图示2东

?各食相在天空中自东向西依次排列

?月球遮掩太阳的方向是自西向东

月

月日月月

月

西

东

初亏

食既

食甚

生光

复圆

西

上午

下午

日全食过程的图示3复圆

生光

食甚

食既

初亏

日全食过程的图示4初亏

食既

食甚

生光

复圆

日月食的规律

日月食的条件

——三者位于一条直线上

月相条件：

日食发生于朔，月食发生于望。

交点条件：

日月同位于黄白交点附近。

食限和食季

见食次数

未来可见日月食

日月食条件

交点条件

最大17.9o

最小15.9o

食限

日食限

最大11.9o

最小10.1o

概念：可能发生的食相对于黄白交点角距离的限度。

月食限

（增加）

日食减小黄白交角

减小

）

月地距离（

增加偏食

中心食

半影食

减小

（增加）

日地距离

减小

月食

减小

偏食

增大

全食

6.0o

11.5o

18.3o

11.9o

最大食限

17.9o食限大小

10.1o

16.2o

10.1o

4.1o

最小食限

15.9o食限的影响因素及其变化

影响因素（及变化）

日食限

黄白交角

（增大）

减小

月地距离

（增大）

月食限

减小

减小

增大

日地距离

（增大）

减小

减小

食限大小

日食

月食

偏食

中心食

半影食

偏食

全食

6.0o

11.5o

18.3o

11.9o

最大食限

17.9o

10.1o

16.2o

10.1o

4.1o

最小食限

15.9o1个食季内最多有1次月食，也可能没有

食季

1个食季内最少有1次日食，也可能有2次

概念：太阳位于食限内的时间。

日食季

最长食季：17.90×2÷59′＝36.4(日)最短食季：15.90×2÷59′＝32.3(日)

月食季

最长食季：11.90×2÷59′＝24.2(日)食季概念图示

17.90×2÷59′

＝36.4(日)17.90日食次数

月食次数

见食次数

1食季

245或4122或33671食年

1历年

见食次数1食年＝346.42日

1历年＝365日

我国未来可见日食

日期

类型

可见地带

我国可见偏食

全食带从新疆北到河南

我国可见偏食

2007.03.19日偏食

2008.08.01日全食

2009.01.26日环食

2009.07.22日全食

全食带从西藏南到长江口

2010.01.15日环食

环食带从云南到山东

我国未来可见月食

日期

类型

发生时刻

03：36——09：0616：45——20：252007-03-04月全食

2007-08-28月全食

2008-08-17月偏食

2010-01-01月偏食

2010-06-26月偏食

03：34——06：4002：52——03：5818：18——20：54第二节

海洋天文潮汐

潮汐现象

潮汐成因

太阳潮和太阴潮

潮汐的周期性和复杂性

潮汐现象

全球性海水的周期性涨落现象。

高潮

高潮

涨

水落

潮

涨

位潮

潮

低潮

低潮

１太阴日

落

潮

潮汐成因

引潮力

概念

方向

大小

地球的潮汐变形

引潮力使地球由正球体变成长球体

潮汐形成

地球的自转使潮汐隆起和降落区并不固定于某一地区，从而形成地球上的潮汐现象。

实际引力、平均引力与引潮力

实际引力F平均引力F0日月对地球各质点的引力

日月对地心的引力

引潮力ｆ

各地受到的实际引力与平均引力的差值

ｆ＝F－F0?正反垂点的ｆ方向是向上的

?随着与垂点距离的增加，引潮力的方向先由向上转变为水平

?再由水平逐渐变成向下

MmF＝Gd2反垂点

F0F正垂点

日（月）

ｆ＝F－

F0引潮力的大小

ｆ正＝Ｆ正－Ｆ０

GMＦ正＝

(d－r)2GMＦ0＝

d2f反

r2GMrｆ＝±

d３

f正

dM(2d－r)rｆ正＝GM

2d(d－r)2因ｒ<<d，对上式简化，得

同理，得

2GMrｆ正＝+

３

d2GMrｆ反＝－

３

d潮汐变形

潮汐隆起区

潮汐降落区

潮汐隆起区

对反

潮

顺正

潮

潮汐形成

Ａ

太阳潮和太阴潮

太阳与月球引潮力的比较

大潮和小潮

太阳潮与太阴潮的比较

∵ｆ垂＝±2Gmr／d3

Ｍ⊙＝2700万ｍ月

ｄ日地＝390ｄ月地

∴ｆ月：ｆ日＝390３：2700万＝2.18即ｆ月＝2.18ｆ日

因此，在地球潮汐中，月球起主要作用，太阳潮在太阴潮的基础上起到干扰作用。

大潮大潮的形成

朔望时，日月垂点最为接近，太阳潮对太阴潮起加强作用。造成高潮特高，低潮特低，潮差特大，从而形成大潮。

小潮

上下弦时，日月垂点相距最远，太阳潮对太阴潮起削弱作用。造成高潮不高，低潮不低，潮差特小，从而形成小潮。

潮汐的周期性

太阴日周期

——潮汐涨落周期

在１太阴日内有两次高潮，两次低潮。

朔望月周期

——大小潮周期

在１朔望月内有两次大潮（初一、十五），两次小潮（上、下弦）。

朔望月周期

潮汐的复杂性

天文因素

非天文因素

天文因素引起的潮汐复杂性

月球赤纬

半日潮

不同的潮全日潮

汐类型

混合潮

赤道潮和回归潮

Aδ

月地距离

近地潮

远地潮

半日潮、全日潮、混合潮

潮汐类型

半日潮

全日潮

出现范围

赤道

特点

１太阴日内出现完全相等的两次潮汐循环

１太阴日内仅有１次涨潮，１次落潮

１太阴日内有2次不完全相等的潮汐循环

φ≥90o－δ

混合潮

0o<φ

<

90o－δ

赤道潮

月球赤纬δ＝０时的潮汐现象

全球各地均为半日潮

潮高自赤道向两极递减

回归潮

月球赤纬δ最大时的潮汐现象

全日潮出现范围最大

∵月球赤纬δ最大为：

23o26′+5o9′

δ

∴出现全日潮的最低纬度为

900－28035′＝61025′

白道与天赤道的交角

变化于ε±5o9′之间

23o26′＋5o9′

23o26′

23o26′－5o9′

钱塘观潮

时间部分练习题

已知西5区的区时为