月食的那些事

　　5月26日晚，2021年的第一次月全食将在夜空上演。此次月全食恰逢最大满月，所以也被称为“超级月全食”。

图1. 2021年地月距离的变化和满月时间的对比（图源：日本国立天文台，翻译：袁凤芳）

　　此次月食在亚洲东部、大洋洲、太平洋大部、北美洲（除东北部），南美洲（除极东部）及南极洲可见。中国除西藏极西部、新疆极西部外，大部分地区当晚只要天气晴朗，就能看到“带食而出”的一轮超级红月亮。

图2. 月全食时候的红月亮（图源：深圳市天文台）

　　本次月全食（红月亮）：初亏17时45分；食既19时09分；食甚19时19分，最大食分1.015；生光19时28分；复圆20时53分。

图3. 5月26日月全食的可观测范围（图源：有趣天文奇观）

　　当天，我国部分城市的月出时间是（按先后排列）：台北18时31分，上海18时44分，深圳18时58分，广州19时02分，哈尔滨19时04分，北京19时27分。

　　由国家天文台、紫金山天文台、上海天文台、国家授时中心、云南天文台、新疆天文台、长春人造卫星观测站、南京天文光学技术研究所、深圳市天文台等11家单位组成的中国科学院天文科普联盟，充分发挥各单位科普资源优势，选定在上海、南京、青岛、东莞、深圳、长春等多地开展联动月食直播及科普活动，届时多位天文专家将参与到线上讲解和活动互动。

图4. 5月26日，全国各地的月食时间（图源：有趣天文奇观）

　　月亮美眉的那些事儿

　　月食，是一种当月球运行进入地球的阴影时，原本可被太阳光照亮的部分，有部分或全部不能被直射阳光照亮，使位于地球的观测者无法看到平时所看到的月相的天文现象。

图5.月亮是否发生月食示意图（图源：NASA）

　　月食时，对地球来说，太阳和月球的方向相差180°，由于太阳和月球在天空的轨道，分别称为黄道和白道，并不在同一个平面上，而是约有5°的交角，因此只有太阳和月球分别位于黄道和白道的两个交点附近时，才有机会形成一条直线，继而产生月食。

图6. 太阳和月球在宇宙中的轨道，并不在同一个平面上（图源：国家天文台）

　　月全食的过程分为初亏、食既、食甚、生光、复圆五个阶段。

　　初亏：月球刚接触地球本影，标志月食开始。食既：月球的西边缘与地球本影的西边缘内切，月球刚好全部进入地球本影内。食甚：月球的中心与地球本影的中心最近。生光：月球东边缘与地球本影东边缘相内切，这时全食阶段结束。复圆：月球的西边缘与地球本影东边缘相外切，这时月食全过程结束。

　　月球被食的程度叫“食分”，它等于食甚时月轮边缘深入地球本影最远距离与月球视直径之比。

　　为什么月全食我们看见的月亮是红色的？

　　由于地球浓厚的大气层把紫、蓝、绿、黄光都吸收了，只剩下红色光能够穿透，并被大气层折射到月球上，于是在月全食时，我们就能看到地影里的月球呈现出红色。

图7. 红月亮的原因（图源：网络）

　　如果月全食期间我们从月球看向地球，会发现地球的周围有一圈红橙色的光环，如下图。

图8. 发生月全食时，站在月球上看地球的模拟（图源：网络）

　　在月食中，月球会穿过地球阴影的两个区域：一个是半影区域，在那里直射的阳光会变暗，另一个是本影，地球大气层折射出更暗的阳光照射在月球上，留下红色，这在月偏食期间的不同情况下尤为明显。

图9. 不同曝光时间，月食的样子（图源：网络）

　　最后就是食甚状态下的红色血月了！

图10. 红色的月全食（图源：深圳市天文台）

　　有意思的月闪

　　在2019年1月21日的月全食期间，全世界有超过数十万观众通过观看直播目睹到了一种极难“捕捉”到的奇观“月闪”，这次月闪是流星体撞击月面引起的。

图11. 月闪（图源：网络）

　　目击和拍摄到的月面闪光，可能的原因不止一种，排除看错和仪器问题之后，引发月闪最主要的一个原因就是流星体撞击（lunar impact flash）。

　　2019年1月21日的月全食发生几个小时后，位于西班牙Sevilla的5台施密特-卡塞格林望远镜观测（月球撞击探测和分析系统（MIDAS））数据确认了这次月闪的真实性。随后公布的报告中确认了这次月闪的进一步细节：发生于协调世界时2019年1月21日4:41:38 UTC，持续时间0.28秒，最亮时达到4.2星等 。

图12. 2019年1月21日的月全食发生的月闪（图源：月球撞击探测和分析系统（MIDAS））

　　于是就这样、猝不及防地，全世界观众被迫目睹到了一种极难“捕捉”的奇观——“月闪”（lunar flash）。

　　虽然月闪概率很低，但由于月全食期间整个月面光照很低，如果出现月闪会比较容易被捕捉到。那么马上来临的5月26日月全食，我们会不会也在直播中遇见月闪呢？让我们拭目以待吧！

　　月壤

　　2020年12月17日凌晨，赴月“出差”23天的嫦娥五号返回器成功降落在中国内蒙古四子王旗，嫦娥五号“挖土”及自带打包回家任务顺利完成。此次任务共带回约1731克月壤样品。

　　嫦娥五号在月面的着陆区是月球上规模最大的晚期玄武岩区域之一，其获取的玄武岩样品比美国阿波罗计划和苏联月球16号获取的样品都要“年轻”。

图13. 嫦娥五号采样返回的月壤，样品编号CE5C0400（图源：探月工程数据发布与信息服务系统）

图14.CE5C0400样品简介（图源：探月工程数据发布与信息服务系统）

图15.嫦娥五号采样返回的月球岩石样本，样品编号 CE5C0000YJYX055（图源：探月工程数据发布与信息服务系统）

图16. CE5C0000YJYX055样品简介（图源：探月工程数据发布与信息服务系统）

　　通过对月壤样品的分析，可以对科研人员建立的用以估算天体表面年龄的数学模型结果进行校正。此次嫦娥五号带回的样品刚好弥补了我们从30亿年到十几亿年的月球样品数据空白。

　　那么关于月亮美眉的那些事儿，咱们先聊到这！5月26日周三晚，跟着我们去看红月亮吧，不见不散哦！

　　科普素材提供：吴亮

　　文稿编辑：赵宇豪