1.每年在全球范圍內(nèi)大多會(huì)發(fā)生2次日食。有時(shí)是3次或4次，甚至更多，那么日食的發(fā)生究竟有什么規(guī)律呢？

日月食的發(fā)生，必須是新月和滿月出現(xiàn)在白道和黃道交點(diǎn)附近的一定界限內(nèi)，這個(gè)界限就是食限。計(jì)算表明，如果新月出現(xiàn)在交點(diǎn)附近18°，就可能發(fā)生日食，當(dāng)距離小于15°時(shí)，就必定有日食發(fā)生；如果滿月出現(xiàn)在交點(diǎn)附近12°，就可能發(fā)生月食，在10°以內(nèi)，就一定發(fā)生月食。黃道和白道的升交點(diǎn)和降交點(diǎn)相距180°，我們把太陽連續(xù)2次通過升交點(diǎn)（或降交點(diǎn)）的時(shí)間間隔，稱為1個(gè)食年。顧名思義，日食發(fā)生的規(guī)律，就與食年有著密切的關(guān)系。當(dāng)太陽通過交點(diǎn)時(shí)，就有可能發(fā)生日月食，這段時(shí)間叫做食季。1個(gè)食年內(nèi)，太陽一共通過2次交點(diǎn)，就有2個(gè)食季。太陽每天大約在恒星背景上移動(dòng)1°。根據(jù)上面的數(shù)據(jù)，我們大概算出日食的食季有36天（交點(diǎn)前后18天），月食的食季只有24天（交點(diǎn)前后12天）。我們知道一個(gè)朔望月大約是29天半，在日食的食季中必定有1個(gè)朔望月，所以必定有1次日食發(fā)生，因此每個(gè)食年內(nèi)至少發(fā)生2次日食。而月食的食季比朔望月短，所以在一個(gè)食年內(nèi)很可能沒有月食發(fā)生。

我們通常所說的回歸年是指地球繞太陽公轉(zhuǎn)的周期，而食年除了公轉(zhuǎn)影響外，月球的運(yùn)動(dòng)也要考慮進(jìn)去。經(jīng)過計(jì)算我們發(fā)現(xiàn)，食年大約是346.62天，比回歸年短19天。由此就可能產(chǎn)生2種特殊情況：①某個(gè)回歸年內(nèi)包含2個(gè)完整食季和1個(gè)不完整食季。這樣最多可以產(chǎn)生5次日食和2次月食，1935年就發(fā)生了這樣的情況。②回歸年內(nèi)有2個(gè)不完整食季（年初、年末各1個(gè)）和1個(gè)完整食季，這樣會(huì)最多產(chǎn)生4次日食和3次月食，例如1917年。但通常情況下每年還是只有2次日食和2次月食。

2.月食常見還是日食常見？

通過過往的統(tǒng)計(jì)記錄我們發(fā)現(xiàn)，日食和月食發(fā)生的比例大約為4：3。對于整個(gè)地球而言，日食的次數(shù)確實(shí)比月食多，但對于地球上某個(gè)地方來說，看到月食的次數(shù)卻要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于日食。

太陽照射地球投在月球那個(gè)距離上的陰影區(qū)域，直徑大約是月球的2.5倍。每次月食，地球上可以看到月亮的半球都可以觀測到。而日食發(fā)生時(shí)月球的本影投射到地球表面形成的全食帶最寬不過270千米。所以每次能看到日食，特別是日全食的范圍是很小的。

日食，都是發(fā)生在朔，而發(fā)生日食的朔之后緊跟著的望，卻并不是一定會(huì)發(fā)生月食。之所以月食比日食發(fā)生的次數(shù)少，是和它們的食限有關(guān)。發(fā)生日、月食的條件除了要在朔、望之外，還有就是月球要在黃白交點(diǎn)附近。當(dāng)月球出現(xiàn)在黃白焦點(diǎn)兩邊各18°的范圍內(nèi)時(shí)，就可能會(huì)發(fā)生日食，而只有月球出現(xiàn)在兩邊各12°左右時(shí)，才有可能發(fā)生月食。我們可以簡單計(jì)算一下，日食的食限是36°，太陽在黃道上運(yùn)行過這一段差不多需要36天，而36天內(nèi)必然會(huì)有1個(gè)朔，就至少會(huì)發(fā)生1次日食。而1年內(nèi)至少有2次月球出現(xiàn)在黃白焦點(diǎn)附近，日食食限內(nèi)又趕上朔的機(jī)會(huì)，因此1年至少發(fā)生2次日食。與之相比，月食的食限是24°，一個(gè)朔望月大約是29.5天，那么24天內(nèi)就有可能沒有望，因此不是每次日食都有與之相對應(yīng)的一次月食發(fā)生。

3.前面講了日食發(fā)生的規(guī)律，那么我們?nèi)绾沃谰唧w是何時(shí)何地會(huì)發(fā)生日食呢？

在日月食的成因中，有2個(gè)必要條件。①時(shí)間，就是指朔日和望日，②空間位置，就是指黃白交點(diǎn)附近。前者我們可以和月球繞地公轉(zhuǎn)的周期朔望月聯(lián)系起來，后者我們也可以和月球連續(xù)2次通過升交點(diǎn)（或降交點(diǎn)）的時(shí)間間隔——交點(diǎn)月關(guān)聯(lián)上。由此我們可以想到日月食發(fā)生的周期也和朔望月、交點(diǎn)月一樣有規(guī)律性。

交點(diǎn)月=27.212220日

朔望月=29.530588日

我們要想找到日月食發(fā)生規(guī)律的循環(huán)周期，就要求出這兩個(gè)數(shù)的最小公倍數(shù)。通過計(jì)算我們得到：

242交點(diǎn)月=6585.3572日

223朔望月=6585.3211日

這兩個(gè)時(shí)間只相差0.0361日，因此我們可以把6585.3211日近似看作朔望月和交點(diǎn)月的最小公倍數(shù)。從我們地球上任意一點(diǎn)觀測，太陽和月亮經(jīng)過223個(gè)朔望月，都會(huì)運(yùn)行到原來的位置，這也是日月食發(fā)生的一個(gè)循環(huán)周期。這個(gè)時(shí)間可以近似為18年零11天，最早發(fā)現(xiàn)這一規(guī)律的古巴比倫人，把它稱為沙羅周期，其中“沙羅”就有“重復(fù)”的意思。

讀到這里，您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，如果今天發(fā)生了一次日食或月食的話，18年零11天之后就一定會(huì)發(fā)生一次情況類似的日食或月食。但在地球上發(fā)生的相鄰兩次日食的間隔，卻不是這個(gè)時(shí)間。在奧博爾于1878年發(fā)表的《食典》中，記錄了從公元前1207年到公元2161年間的8000次日食和5200次月食的計(jì)算日期及全食帶等相關(guān)信息。看過此書我們發(fā)現(xiàn)，平均在18年零11天的沙羅周期內(nèi)有42次日食發(fā)生。這就意味著，沙羅周期內(nèi)有42個(gè)獨(dú)立的日食系統(tǒng)在進(jìn)行著，而它們彼此間并沒有關(guān)系。我們把這些不同的日食系統(tǒng)稱為沙羅食系。

4.同一沙羅食系中日食的變化規(guī)律

由于沙羅周期只是交點(diǎn)月和朔望月的近似公倍數(shù)，所以前后兩個(gè)沙羅周期中，日月食出現(xiàn)的情況不完全相同。這是因?yàn)榻皇城闆r還需要考慮另外2個(gè)因素：①太陽周年視運(yùn)動(dòng)過黃白交點(diǎn)的周期——食年；②連續(xù)兩次過近地點(diǎn)的周期——近點(diǎn)月。這兩個(gè)周期的長度如下：

19食年=19×346.62003=6585.7806日

239近點(diǎn)月=239×27.554550=6585.5376日

由此看出242交點(diǎn)月，239近點(diǎn)月，19食年和沙羅周期（223朔望月）有細(xì)微的差別，這種差別就使得沙羅周期同一食系的日食會(huì)有規(guī)律地變化。

首先，223朔望月有6585.3211日，它不是日的整數(shù)，還有0.3211小數(shù)。譬如，在這一次沙羅周期中某次日食恰好發(fā)生在某地的正午，一個(gè)沙羅周期后，地球自西向東旋轉(zhuǎn)了6585.3211圈。0.3211圈相當(dāng)于地球經(jīng)度115°，所以第二次發(fā)生的日食，比上次見食地方經(jīng)度向西大約移動(dòng)了115°，相當(dāng)于時(shí)間推遲了7小時(shí)42分。

再有，223朔望月比19食年短0.4595日，太陽每天沿黃道東行大約1°，短0.4595日就等于短了28′。所以每隔1個(gè)沙羅周期，太陽就會(huì)少移28′，或者說它的位置比上次偏西28′。就月球位置而言，223朔望月比242交點(diǎn)月短0.0361日。月亮每天在白道上運(yùn)動(dòng)的平均速度為13°23′，0.0361日就等于少移28.5′，也就是說每隔1個(gè)沙羅周期后，月球位置也比上次偏西28.5′。這樣一來，每隔1個(gè)沙羅周期，日月相合的位置約西移28′。如果前一次日食發(fā)生在降交點(diǎn)附近，那么日月相合位置西移，就意味著下一次日食發(fā)生時(shí)，月球位置向北移動(dòng)了一些，月影在地球上的位置也比上次偏北。同理，如果日食發(fā)生在升交點(diǎn)附近，那么下一次的日食位置就要比上次偏南。

最后，223個(gè)朔望月比239個(gè)近點(diǎn)月短0.2165日，在這段時(shí)間內(nèi)，月球大約運(yùn)動(dòng)了2°～3°，使得月球的視直徑發(fā)生3″左右的變化。此外，由于沙羅周期為18年零11天左右，并非整數(shù)年，使得太陽的視直徑可能有5″的變化，這樣同沙羅食系的日食，每過1個(gè)周期后，全食的持續(xù)時(shí)間也就有了變化。

綜上所述，如果日食發(fā)生在升交點(diǎn)附近，這一沙羅食系中的第一次日食開始于北半球緯度很高的北極區(qū)，而且是食分最小的偏食。每隔1個(gè)沙羅周期后，緯度逐漸南移，而經(jīng)度西移，食分逐漸增大。經(jīng)過9～16個(gè)沙羅周期后，會(huì)形成中心食。在經(jīng)過42～48個(gè)沙羅周期后，經(jīng)過赤道向南移，再次進(jìn)入偏食階段，食分逐漸減小。再經(jīng)過9～16個(gè)沙羅周期，靠近南極，從而結(jié)束這一系統(tǒng)。同樣，如果日食發(fā)生在降交點(diǎn)附近，則移動(dòng)方向相反，由南極北移經(jīng)赤道，至北極結(jié)束。這個(gè)系統(tǒng)前后共經(jīng)過了68～75個(gè)沙羅周期，也就是1152～1440年。