食分

食分

食分包含日食和月食時候的不同食分,前者值得是月球角直徑同太陽角直徑的比值,後者指的是地球本影角直徑同月球角直徑的比例。它的大小可以反映一次日食或者月食被月亮或者地球遮蓋的面積大小。

簡介

食分示意圖食分示意圖

日食過程中,在地球表面上看到月球角直徑(Angular diameter)與太陽的角直徑的比例,稱為食分(英語:Magnitude of eclipse)。雖然太陽的實際大小,比月亮的實際大小相差很遠。但是由於月球與地球的距離比太陽的近,因此在地球上,我們可以看到月球與太陽的大小大致相同,但在不同時間都會出現差異。 而在月食過程中,在地球表面上看到地球的本影與月球的角直徑的比例,亦稱為食分。

所以食分是指在一次日食中,月球的角直徑,與太陽角直徑的比例或者指一次月食中,地球本影的角直徑,與月球角直徑的比例。在英語上,食分是Magnitude。但同時,Magnitude亦指星等。因此有人把食分和星等混淆;在定義上:食分是指星體覆蓋的角直徑長度之比,而星等則指星體亮度。

計算公式

現代計算方法

日食的食分反映了月球掩蓋太陽的程度。食分越大,太陽被掩蓋的比例越高。食分的數字可表示該次食的情況。但是不要把食分和被掩蓋面積比例混淆,兩者的定義如下:
日食食分=BC/AB

=太陽被掩蓋的長度(沿太陽和月球中心的連線)/太陽的視直徑

食分示意圖食分示意圖

被掩蓋的面積比例=太陽被掩蓋的面積/太陽的視面積

食分 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
被掩蓋的面積部分 0 3.7 10.4 18.8 28.5 39.1 50.5 62.4 74.7 87.3 100

食分與被掩蓋面積比例的比較

中國古代計算方法

中國古代的日食食分算法始於北魏張龍祥所造的《正光歷》,《魏書卷一百七·志第八》“推蝕分多少術曰:置入交限十五度,以朔望去交日數減之,余則蝕分。按太陽在黃道上日行一度,《正光歷》實際上給出了如下的食分算法:食分=15一去交度數。”

這是中國古代曆法中出現的第一例日食食分算法,也是中國古代日食食分算法最基本的形式。

按《正光歷》取日食不偏食限為15度,且將日面視直徑等分為15分,上面的公式和下面的公式是等價的:

食分=(15–去交度數)/15*15

影響因素

日食

食分中的食甚食分中的食甚
雖然太陽的實際角直徑約為1,392,000公里,而月球則約為3,500公里,相差近400倍。但由於太陽距離地球平均約149,600,000公里,而月球則平均約380,000,相差近400倍。根據這個情況,在地球上看到的太陽與月球的大小几乎相等,但由於軌道並非正圓形,因此會有些少差異。另外,在地球上每個地區看到的日食情況各有不同,視乎本影及半影在各區的分布。 受到以上原因的影響,每次日食都會出現不同的食分情況。

月食

月食與日食不相同。日食是指太陽被月球遮蓋而出現的情況,因此地球看到日食。而月食則指月球被地球所遮蓋而出現的情況,月球部分地區沒被太陽完全照射,因此地球看到月食。月食並沒有所謂月環食,這是由於月食時,地球的本影必然比月球大。另外,在不同地區看到的月食情況都是相同的(不包括天氣、角度位置)。

食分比例

食分食分
在天文年曆上標示的食分只表示一次日食或月食過程中的最大食分,而且日食的食分是因地球的各地而有所不同。

日食

在一次日食中,若食分等於0的話:表示太陽並沒有被任何星體包括月亮所覆蓋,太陽光度並沒有改變。
食分食分

若食分在0至1之間的話:表示部分太陽被月球覆蓋。若當時地球、月球及太陽成一直線時,則形成一個環的形狀,因此被稱為日環食 ,光度減弱大半,但仍看到影子。若月球只是部分略過太陽,而沒有形成一個環形的話,被稱為日偏食 。而當時,指定地區將會變成較為昏暗,視乎食分多少。

若食分大於1的話,表示太陽被月球完全覆蓋,因此被稱為日全食 。全食帶上的地區因沒有陽光,變得非常昏暗,太陽背景上的星空均可見。

若食分剛好在1左右,則同一次日食中在不同地區可能出現日全食與日環食。這個情況十分罕見,被稱為全環食

月食

食分食分

而在一次月食中,若食分等於0的話:表示月球沒有被任何地球的影子所覆蓋。

若食分介乎0至1之間的話:表示月球被部分地球覆蓋。若當時月球被地球半影覆蓋,即月球只被地球擋住部分太陽光的話,稱為半影月食,若地球本影掠過月球,則被稱為月偏食

若食分大於1的話,表示月球被地球的本影完全覆蓋,因此被稱為月全食 。但由於地球的大氣層能折射太陽光,全食時仍能在地球上看到一個偏紅的月球。

其他

食分食分

每次日食,相關部門例如美國國家航空航天局都會公布日食及月食的食甚。食甚是指一次食中,最大的食分,亦標明地區。例如,在日全食中,最大食的地區之食甚至可以維持少於1秒至7分鐘不等。食甚亦指於指定地區出現日食或月食現象時,食分最大時刻的狀況。

所有日食的過程(括弧中狀況只有日全食才出現):初虧、(食既)、食甚、(生光)、復圓

所有月食的過程(括弧中狀況只有月全食才出現):半影食始、初虧、(食既)、食甚、(生光)、復圓、半影食終

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