潮汐时间如何推算?
这个问题问得真是时候,昨天刚好在知乎上看到有人提问“为什么农历每个月的初一和十五,太阳和月亮都出现在天空的正南方”,今天就在微博上看到了这个推送。 这是一个非常精彩的问题! 我很想把这个话题推向更多的受众,所以决定把问题简写后发到微博(因为发现这个问题的答案已经被很多媒体转载了),并@一瓢饮 君和@太空精分 君,想问他们是否知道其中原因,可惜一直没有收到回复。因此决定写一个长一点的解答。
首先,要理解这个现象是需要一些物理知识的。所以如果你不知道下面几个公式的含义的话,可以先记下来,接下来会用到它们。 这几个公式描述的是地球上某一地点的日升月落、昼夜长短的变化规律。 如果想更直观地理解这些公式是什么意思,可以在Google中分别输入以下网址: 这个网页展示了夏至日出、冬至日出、春分日落、秋分日落的时间变化,以及一天当中某个时刻地球在地心所处的角度。这个网页还提供了这些数据的Excel表格下载,只要填写日期就可以立即得到相应数据。
如果感兴趣的话可以拉至网页底部,点击“View animation”,这样就可以看到以秒为单位的日升月落动画啦~是不是很神奇~ 根据这些公式,我们就可以推导出月亮和太阳出现时间(视位置)随月份发生变化的规律。 为了便于展示,我们设定一个初始日期为2017年5月1日,并假定此时太阳恰好从东方升起。
1. 先求出当月第一天早晨太阳和月亮的位置(视位置): 由于当月亮处于“近点月”时,月球距离地球最近,所以当月亮刚出来的时候,月亮离地平线很近,几乎是“正圆”的。通过上述公式我们可以算出,在这个月初,月亮出现在东南方的天空;而太阳则在东北方的天空。
2. 再求出本月最后一天早晨太阳和月亮的位置: 在这个月的最后一天晚上,月亮会“越过”太阳,由盈转亏。根据公式,月末的月亮将会在西北方向的地平线上,而太阳则会在西南方向的天空正中。 注意这个时候太阳和月亮的“视位置”并没有发生变化,只是“视方向”改变了。
3. 最后求出这个月中间几天早上(中午)太阳和月亮的位置: 假设一个月有4个星期(以公历计),那么中间这段日子大概有18天。每天地球自转一周,也就是说在这18天里,太阳和月亮的位置将各自绕着地球旋转180度。按照上面的公式,月亮将从西北方向移到西南方向,并在某一天“越过”太阳,而太阳也将从东南方向移到西南方。
在上述过程中,由于月亮一直在沿着椭圆轨道运行,而椭圆形两焦点间的距离远远大于月亮实际到达的两位置间的距离,因此月亮看上去就像是“跨越”了太阳。相反,如果月亮位于“远点月”,也就是即将离开地球的时候,月亮与地球的距离达到每月最近的临界值,这时月球的“视半径”最小,看起来就像是在“逃避”太阳。而在另外一个月圆月缺的过程中,月亮又会再次“跨越”太阳。