第五章地球和月球

第五章

地球和月球

日食和月食

潮汐

第一節(jié)

日食和月食

日月食現(xiàn)象

日月食的形成

日月食過程

日月食規(guī)律

日月食現(xiàn)象

日食現(xiàn)象：

月球?qū)⑷蛰喺谘诘默F(xiàn)象，亦即日輪的虧缺。

月食現(xiàn)象：

滿月時月輪的虧缺現(xiàn)象

日全食的描述

日全食的描述

陽光燦爛的白天，光焰無際的日輪突然被一團(tuán)黑影逐漸蠶食、吞噬，當(dāng)黑影把目輪完全擋住的時候，天空的亮度驟然下降一百萬倍。原來的太陽位置，變成暗黑的月亮圓面。剎那間，夜幕降臨，繁星點點，昏暗的大地上涼風(fēng)習(xí)習(xí)，氣溫陡降，雞犬驚叫著逃回自己的巢穴，有時空中的飛鳥也會失去自控而墜落到地上，這常常是日全食時發(fā)生的景象。

貝利珠

貝利珠

月球表面高低不平的山峰遮擋太陽光線所致。

有關(guān)傳說

有關(guān)日食傳說

多數(shù)地區(qū)的傳說：妖怪吃掉太陽

印第安人在日食發(fā)生時會向天發(fā)射帶火

焰的箭，意圖是“再度點燃”太陽。

公元前585年呂底亞人和米提亞人交戰(zhàn)，決戰(zhàn)當(dāng)天戰(zhàn)場上空突然發(fā)生日食，雙方見狀，馬上宣布休戰(zhàn)，

重建太平盛世。

忙于祭祀的古代官員

日月食的形成

地球和月球的影子

地球本影平均長度：1377000km月球本影平均長度：374500km日月食的形成及類型

成因區(qū)別

地月的影子

本影

半影

偽本影

本影長度

本影區(qū)：影子的主要部分。完全得不到太陽光線。

半影區(qū)：本影周圍的影區(qū)。可得到太陽的一部分光線。

偽本影區(qū)：本影的延長?？傻玫教栠吘壍墓饩€。

日食的形成

日全食

日偏食

日環(huán)食

日食類型

日食的形成是由于月球的影子落在地球表面上，日食的類型取決于觀測者位于月影的哪一部分。

在月球本影中，太陽全部日全食：

被月輪遮住

在月球半影中，太陽部分日偏食：

被月輪遮住

日環(huán)食：

在月球偽本影中，太陽中心被月輪遮住

日食帶

日食帶

月食的形成

月全食

月偏食

月食類型

月食類型

月食的形成是由于月球進(jìn)入地球本影，

月食的類型取決于月球是否完全進(jìn)入地球本影。

月球完全進(jìn)入地球本影。月全食：

月輪全部虧缺。

月球部分進(jìn)入地球本影。月偏食：

月輪只有部分虧缺。

日月食成因區(qū)別

當(dāng)?shù)厍蛏习l(fā)生月全當(dāng)?shù)厍蛏习l(fā)生月偏食時，在月球上會食時，在月球上會看到什么現(xiàn)象？

看到什么現(xiàn)象？

日食的形成和月球的本影、半影、偽本影有關(guān)；

月食的形成僅與地球本影有關(guān)。

日月食過程

過程實質(zhì)

日全食過程

月全食過程

偏食過程

日環(huán)食過程

食分

日月食過程實質(zhì)

日食過程

月球自西向月食過程

月球自西向東趕超太陽的過程

日食自太陽的西緣開始，東緣結(jié)束。

東趕超地球本影的過程

月食自月輪的東緣開始，西緣結(jié)束。

日全食過程

偏食——全食——偏食

東

初虧月

食既

食月日月月

生月

復(fù)圓甚光西

初虧：日食開始。月輪東緣與日輪西緣相外切。

食既：日全食開始。月輪東緣與日輪東緣相內(nèi)切。

食甚：日月中心相距最為接近。

生光：日全食結(jié)束。月輪西緣與日輪西緣相內(nèi)切。

復(fù)圓：日食結(jié)束。月輪西緣與日輪東緣相外切。

回食分

日全食過程

東

月

月

月日月月

月

月

西

日全食過程演示

東

月

西

月全食過程

東

地球本影

初虧：月食開始。月輪東緣與本影西緣相外切。

食既：月全食開始。月輪西緣與本影西緣相內(nèi)切。

西

食甚：月輪與地影截面中心相距最為接近

生光：月全食結(jié)束。月輪東緣與本影東緣相內(nèi)切。

復(fù)圓：月食結(jié)束。月輪西緣與本影東緣相外切。

2004.5.5月全食

回食分

東

地球本影

西

偏食過程

日偏食

東

西

月偏食

東

復(fù)圓

食甚

初虧

西

地球本影

回食分

日偏食過程演示

東

月

西

月偏食過程演示

東

西

地球本影

日環(huán)食過程

東

月

月月月

月

西

環(huán)復(fù)食食圓

甚

終

環(huán)初食虧

始

食分

日環(huán)食過程演示

東

月

西

食分

概念

食甚時日輪或月輪被食的程度。

偏食食分

以食甚時日（月）輪直徑被遮掩的比值表示。

全食食分

日全食食分：月輪同日輪視直徑的比值。

月全食食分：月輪進(jìn)入地球本影的深度

同月輪視直徑的比值。

日全食過程的圖示1東

月

月日月月

月

西

日全食過程的圖示2東

?各食相在天空中自東向西依次排列

?月球遮掩太陽的方向是自西向東

月

月日月月

月

西

東

初虧

食既

食甚

生光

復(fù)圓

西

上午

下午

日全食過程的圖示3復(fù)圓

生光

食甚

食既

初虧

日全食過程的圖示4初虧

食既

食甚

生光

復(fù)圓

日月食的規(guī)律

日月食的條件

——三者位于一條直線上

月相條件：

日食發(fā)生于朔，月食發(fā)生于望。

交點條件：

日月同位于黃白交點附近。

食限和食季

見食次數(shù)

未來可見日月食

日月食條件

交點條件

最大17.9o

最小15.9o

食限

日食限

最大11.9o

最小10.1o

概念：可能發(fā)生的食相對于黃白交點角距離的限度。

月食限

（增加）

日食減小黃白交角

減小

）

月地距離（

增加偏食

中心食

半影食

減小

（增加）

日地距離

減小

月食

減小

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食限的影響因素及其變化

影響因素（及變化）

日食限

黃白交角

（增大）

減小

月地距離

（增大）

月食限

減小

減小

增大

日地距離

（增大）

減小

減小

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個食季內(nèi)最多有1次月食，也可能沒有

食季

1個食季內(nèi)最少有1次日食，也可能有2次

概念：太陽位于食限內(nèi)的時間。

日食季

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

月食季

最長食季：11.90×2÷59′＝24.2(日)食季概念圖示

17.90×2÷59′

＝36.4(日)17.90日食次數(shù)

月食次數(shù)

見食次數(shù)

1食季

245或4122或33671食年

1歷年

見食次數(shù)1食年＝346.42日

1歷年＝365日

我國未來可見日食

日期

類型

可見地帶

我國可見偏食

全食帶從新疆北到河南

我國可見偏食

2007.03.19日偏食

2008.08.01日全食

2009.01.26日環(huán)食

2009.07.22日全食

全食帶從西藏南到長江口

2010.01.15日環(huán)食

環(huán)食帶從云南到山東

我國未來可見月食

日期

類型

發(fā)生時刻

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第二節(jié)

海洋天文潮汐

潮汐現(xiàn)象

潮汐成因

太陽潮和太陰潮

潮汐的周期性和復(fù)雜性

潮汐現(xiàn)象

全球性海水的周期性漲落現(xiàn)象。

高潮

高潮

漲

水落

潮

漲

位潮

潮

低潮

低潮

１太陰日

落

潮

潮汐成因

引潮力

概念

方向

大小

地球的潮汐變形

引潮力使地球由正球體變成長球體

潮汐形成

地球的自轉(zhuǎn)使潮汐隆起和降落區(qū)并不固定于某一地區(qū)，從而形成地球上的潮汐現(xiàn)象。

實際引力、平均引力與引潮力

實際引力F平均引力F0日月對地球各質(zhì)點的引力

日月對地心的引力

引潮力ｆ

各地受到的實際引力與平均引力的差值

ｆ＝F－F0?正反垂點的ｆ方向是向上的

?隨著與垂點距離的增加，引潮力的方向先由向上轉(zhuǎn)變?yōu)樗?/p>

?再由水平逐漸變成向下

MmF＝Gd2反垂點

F0F正垂點

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，對上式簡化，得

同理，得

2GMrｆ正＝+

３

d2GMrｆ反＝－

３

d潮汐變形

潮汐隆起區(qū)

潮汐降落區(qū)

潮汐隆起區(qū)

對反

潮

順正

潮

潮汐形成

Ａ

太陽潮和太陰潮

太陽與月球引潮力的比較

大潮和小潮

太陽潮與太陰潮的比較

∵ｆ垂＝±2Gmr／d3

Ｍ⊙＝2700萬ｍ月

ｄ日地＝390ｄ月地

∴ｆ月：ｆ日＝390３：2700萬＝2.18即ｆ月＝2.18ｆ日

因此，在地球潮汐中，月球起主要作用，太陽潮在太陰潮的基礎(chǔ)上起到干擾作用。

大潮大潮的形成

朔望時，日月垂點最為接近，太陽潮對太陰潮起加強(qiáng)作用。造成高潮特高，低潮特低，潮差特大，從而形成大潮。

小潮

上下弦時，日月垂點相距最遠(yuǎn)，太陽潮對太陰潮起削弱作用。造成高潮不高，低潮不低，潮差特小，從而形成小潮。

潮汐的周期性

太陰日周期

——潮汐漲落周期

在１太陰日內(nèi)有兩次高潮，兩次低潮。

朔望月周期

——大小潮周期

在１朔望月內(nèi)有兩次大潮（初一、十五），兩次小潮（上、下弦）。

朔望月周期

潮汐的復(fù)雜性

天文因素

非天文因素

天文因素引起的潮汐復(fù)雜性

月球赤緯

半日潮

不同的潮全日潮

汐類型

混合潮

赤道潮和回歸潮

Aδ

月地距離

近地潮

遠(yuǎn)地潮

半日潮、全日潮、混合潮

潮汐類型

半日潮

全日潮

出現(xiàn)范圍

赤道

特點

１太陰日內(nèi)出現(xiàn)完全相等的兩次潮汐循環(huán)

１太陰日內(nèi)僅有１次漲潮，１次落潮

１太陰日內(nèi)有2次不完全相等的潮汐循環(huán)

φ≥90o－δ

混合潮

0o<φ

<

90o－δ

赤道潮

月球赤緯δ＝０時的潮汐現(xiàn)象

全球各地均為半日潮

潮高自赤道向兩極遞減

回歸潮

月球赤緯δ最大時的潮汐現(xiàn)象

全日潮出現(xiàn)范圍最大

∵月球赤緯δ最大為：

23o26′+5o9′

δ

∴出現(xiàn)全日潮的最低緯度為

900－28035′＝61025′

白道與天赤道的交角

變化于ε±5o9′之間

23o26′＋5o9′

23o26′

23o26′－5o9′

錢塘觀潮

時間部分練習(xí)題

已知西5區(qū)的區(qū)時為