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為什麼日食與月食常常成對出現?

要理解這個天文奇觀,我們得先認識一個優美的天文術語——「朔望位相」(syzygy)。這個在拼字遊戲中能拿高分的詞彙,描述的是三個天體完美排成一線的現象。對我們來說最重要的兩種排列方式,分別是「太陽-地球-月球」連線造成的月食,以及「太陽-月球-地球」連線形成的日食。正如天文學家凱蒂·麥克著名的比喻:當三者連成地球-太陽-月球時,那簡直就是世界末日般的震撼景象。

這種完美對齊其實相當罕見,關鍵在於月球繞行地球的軌道平面,與地球繞太陽的公轉軌道存在5度的傾斜角。月球每年會兩次穿越地球的軌道平面,這兩個交會點稱為「交點」。只有當交點位置接近新月或滿月時,才會形成日食或月食的天文奇觀。

有趣的是,這些交點並非靜止不動——否則我們每個月都會看到食象,或是永遠看不到。實際上,交點會以6,793天(約18.6年)為週期緩慢繞行地球。唯有當月球位於交點位置,同時太陽也處於正確方位時,食象才會發生。

從新月到滿月(或反之)的14天間隔裡,交點位置的移動幅度還不足以破壞對齊狀態,因此日食與月食經常成對出現。不過這並非絕對,因為天體對齊的完美程度各有不同,這也解釋了為什麼會出現日偏食,或是月半影食這類不完全的食象。

全球多個古文明——從美索不達米亞到託雷斯海峽島民(現澳洲原住民)——都不約而同發現,食象會以18年為週期重複出現。這個被稱為「沙羅週期」(Saros cycle)的現象,精確對應223個朔望月。不過由於地球自轉的關係,相同型別的食象會在不同地理區域出現。要讓特定地區重現完全相同的日食,至少需要54年(3個沙羅週期);若是同個地點要再次經歷完全相同的日食,則需等待約375年。月食的觀察範圍較廣(可涵蓋整個夜半球),因此重現頻率相對較高。

說到底,我們能見證如此完美的食象已是宇宙級的幸運。地球正處於月球剛好能完全遮蔽太陽盤面的特殊歷史時期(火星可就沒這種眼福了)。雖然食象不如我們期望的那麼頻繁,但每次出現都值得好好珍惜。

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