1919年5月29日的日全食与今年7月22日的日全食有什么关系?你可能会迟疑地说:”……相差90年?”——Bingo! 你答对了!这两次日全食间隔90年零54天,也就是恰好5个沙罗周期。
几乎所有谈论日月食的天文学书籍都会讲到,日月食的周期重现有个重要的周期,叫做沙罗周期(Saros Cycle),一个沙罗周期为6585.32天,也就是18年11.3天(包含4个闰年)或10.3天(5个闰年),即一次日食出现之后再过这么长时间天还会出现一次。
其实这个规律早在巴比伦时代就已经提出,成为指导日月食观测的重要法则。仔细分析一下,沙罗周期6585.32天这个数字其实是月亮几种运动周期的”公倍数”。
朔望月(Synodic month)–即就是我们所看到的月相变化周期,平均周期大约是29.530588天;交点月(Draconic month)–月球经过同一黄白交点得时间间隔,平均为27.21222天;近点月(Anomalistic month)–像所有的行星轨道一样,月亮的轨道是椭圆的而不是圆形的,有近地点和远地点,月球经过近点月的平均周期为27.55455天。沙罗周期等于 223个朔望月,242个交点月或239个近点月。
- 223个朔望月=6585.3211天
- 242个交点月=6585.3572天
- 239个近点月=6585.5374天
也就是每经过6585.32天,月亮就会处在轨道参数大致相同的交点上,就是说月亮回到了相对于太阳和地球同样的位置上,所以我们可以用沙罗周期来预言日食的发生。
不过,用沙罗周期预言日食的”有效期”是有限的,比如2009年发生日全食,我们可以预言,前后五六百年的时间里,每隔18.032年,就会有一次日食发生,但更长时间的就无效了。1955年荷兰天文学家G. Van den Bergh在他的《日月食的周期性与变化规律》中将这样以沙罗周期为间隔的连续发生的日食或月食归为同一系列,称为为沙罗食系(Saros series)。每个沙罗食系有开始和结束。
其实从沙罗周期的定义中可以看到, 242个交点月与223个朔望月其实并不完全相等,而是相差约0.032天,就是这个小小的差值,使得每过一个沙罗周期,月亮的位置离交点向东偏离0.5 度,日、月、地的位置在悄悄地发生变化。当差别越来越大,超过一定的范围,月球的阴影不会落在地球上,日食也就不再发生了。每个沙罗食系都是从南极或者北极附近的一次日偏食开始,逐步发展为日全食,然后再相对的一极重新退化为日偏食,并最终结束。由于地球和月球的公转轨道都是椭圆,因此沙罗食系的确切持续时间和日食次数是不固定的,一个食系大约持续1226年到1550年,包括69次到87次日食,其中40到60次中心食(全食或环食)。
2009年和1919年日全食所属的沙罗食系被Van den Bergh编号为136号沙罗食系,包括71次日食,其中44次全食。这一食系从1360年6月14南极海岸的一次日偏食开始,逐步在18世纪”成长”为日全食,1955年6月20日是它的高潮,这天的日全食最长时间达到了7分钟零8秒。最后一次全食将于2243年12月12日发生,最后一次日偏食则出现于2622年7月30日。这个食系持续1262年,以产生长时间的日全食而著称,即使最后一次日全食(2243年)也长达3分钟30秒。

136号沙罗食系变化示意图. 图上各种线条的意义可见此文, 蓝色中心线者为全食.
一个沙罗食系结束之后,又会有新的沙罗食系产生,延续日、月、地三者的”大戏”。而这连续发生的沙罗食系之间的间隔为239个朔望月,也就是10752天,约差20天29年,这个被称为恩克斯(Inex)周期。
在一个沙罗周期内,平均会发生71次日月食,其中43次为日食,28次为月食。也就是说,任何一时间内,总有约40多个沙罗食系在进行中。如果把一个沙罗食系比作一串”日食珠链”,那么完整地预告所有的日食的”门帘”是由40多串链子组成的。在一个沙罗周期(18年)内,需要用到这40多串链子上各一颗”珠子”。在一串链子的”珠子”用完的时候(大约12~15个世纪),再过一个恩克斯周期(29年),新的链子又接上了。这样,我们就可以完备无遗漏地预报日食了。美国宇航局的日食网站上,给出了从公元前2000年到公元3000年共计五千年的的日食表。
回顾上个世纪中国可见的七次日全食,我们会发现,其中有三次(1907、1943、1997)均属于120号沙罗食系,分别间隔36、54年,也就是两个和三个沙罗周期。
| 日期 | 沙罗食系 | 可见区域 | 时间 |
| 1907.01.14 | 120 (55/71) | 西北内陆、黑龙江西北部 | 2分29秒 |
| 1936.06.19 | 126 (43/72) | 黑龙江北部 | 2分29秒 |
| 1941.09.21 | 143 (19/72) | 新疆、甘肃、四川、陕西、湖北、江西、福建 | 3分26秒 |
| 1943.02.05 | 120 (57/71) | 黑龙江东部 | 1分40秒 |
| 1968.09.22 | 124 (52/73) | 新疆西部 | 0分29秒 |
| 1980.02.16 | 130 (50/73) | 云南、贵州 | 1分49秒 |
| 1997.03.09 | 120 (60/71) | 新疆北部、黑龙江西北部 | 2分44秒 |



1907-1943-1997三次日全食均在我国黑龙江局部地区可见.
其实沙罗周期或沙罗食系只是预报日月食的方法之一,比如我国汉代的《三统历》中提到过”三统周期”,包含3986.6天,即135个朔望月和 146.5个交点月。近代美国天文学家纽康(Newcomb)从天体力学推算出”纽康周期”为10571.95天,即358个朔望月,这相当于沙罗周期和三统周期之和。


静观其变~~~~

