科普直播 | 超级月全食到底能看几分钟？

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昨夜我们的直播团队在山东东营顺利会师，今天白天将全程为大家直播观测地踩点。傍晚时分，我们就可以一起欣赏月全食盛景啦~但是有一个问题，这次超级月全食到底能看几分钟呢？

有细心的小伙伴提出了一个问题：为什么各路新闻给出的月食时间不太一样呢？比如紫金山天文台写的时间是：

美国宇航局NASA的科学家弗雷德·埃斯佩纳克（F. Espenak）计算出的时间则是17:44:57初亏，19:11:25食既，19:18:40食甚，19:25:55生光，20:52:22复圆，月全食持续时间为14分30秒。

根据紫金山天文台给出的时间，全食时长约为19分钟。这两种说法足足相差4分多钟！也就是说，假如采用NASA的结果，我们能看到红月亮的时间就缩短了好多。那么，到底谁是对的呢？这种差异又是哪里来的呢？

我们知道，月食是由于太阳、地球、月亮排成一线，月亮进入了地球的阴影里产生的现象。那么什么时候月亮才算是进到了地球阴影呢？地球阴影的大小又如何变化呢？

在意识到天体运行是绕着椭圆轨道之后，人们就可以更精确地计算日地距离和地月距离了，这就可以帮助我们算出在不同时候地球的阴影大小。这只是第一步。

人们很快发现地球并不是一个正球体，而是一个两极稍扁，赤道略鼓的不规则球体，就像一个鸭梨。这个“鸭梨”倾斜着自转和公转，它的阴影自然也会产生细微的变化。怎么办呢？人们就采用了45度纬度处的平均地球半径来估算地球的扁率，大概是三百分之一。这就对地球阴影进行了第二步校正。

这样预测出来的结果却和实际不一样。早在1700年代初期，科学家就发现观测到的地球阴影比预测的要大一圈儿。1891年，科学家肖维奈（Chauvenet）总结了前人的观测结果，发现经验数据总是比理论计算值大2%左右，这个值就成了许多国家机构在官方月食预测中采用的默认规则。我们也恍然大悟其中的原因：地球可是有大气层的，这会影响阴影面积，之前的计算完全没有考虑这一点呀！最经典的例子就是，月全食所看到的“红月亮”也是拜地球大气所赐。

事情到这里还没有结束。在1951年，科学家丹戎（Danjon）指出了这个方法的一个缺点：2%的经验校正是对地球本影和半影的相对校正，而不是相同的绝对校正。所以他提出了自己的算法，并采用75千米作为影响地球阴影的大气厚度。他的方法正确模拟了地球半径的扩大和阴影大小增加之间的几何关系。这样算出来的食分相比于传统的肖维奈规则要小，两者的本影食分会相差0.005，半影食分约差0.026，因此月食持续的时间也会短一些。

这样一分析，文章开头的问题就有了答案。紫金山天文历书计算采用了传统的肖维奈方法，而NASA那位老兄是用了丹戎的新方法计算地影的扩大，因此时间上也就不一致了。

除了上面分析的理论月食时间，实际观测的时候还有需要注意的：这一次中国境内可见的月食是带食月出，也就是月亮的高度角会很低，这时候大气的折射效应会特别明显。如果你在海边观测，月亮还在地平线下1度的时候，你就可以看到蹦出海平面的它了。这相当于用另一种方式增加了观测时间～而且这次在国内越往东边走就能看越久的月食，大家快来留言所在的地方能看到多久的月食吧～

如果你真的想精确测量月食发生的时间，这里也推荐一种方法：如果你有一个小望远镜，就可以仔细观察月球陨石坑的光影变化，记录本影扫过的陨石坑中心的瞬间。对于第谷和哥白尼等大型陨石坑，最好记录下本影接触陨石坑两个相对边缘的时间，再取平均值。把这些时间和理论推算的时间进行比较，也许你就是下一个发现盲点的人！

本次月食复圆过程本影经过第谷环形山中心时间为20:24

其实对于大多数普通人来说，此处讨论的微小差异没有啥实际意义。因为对于中国大部分地区的朋友们来说，本次超级月全食只能看零分钟

不要怪NASA算少了时间，咱们还是大声唱响那句乌云乌云快走开吧～小伙伴们记得来直播间蹲一个晴天哦～