2.2   与月球相关的光影游戏
 
 
 
可以说月球是上天赐与人们的一件礼物，不仅因为它在夜空中皎洁的身影带给人们很多美丽的幻想，还因为月球能为人类上演精彩的光影游戏。前面提到过月球对地球的张角是半度，这和太阳对地球的张角几乎相等，也就是说如果月球处于地球和太阳之间，而且三者在一条直线上的话，月球将刚好可以完全挡住太阳的光，这也就是发生日全食。如果月球和地球的距离再远些，我们看到的月球就会显得更小些，这时月球将不能完全挡住太阳的光，我们也将不再可能看到日全食。
 
 
 
与日食相应，当月球位于地球背后的时候我们就有可能看到月食。如果月球绕地球转动的轨道平面和地球绕太阳公转的轨道平面是一个平面的话，日食和月食将成为我们经常看见的现象，因为在那种情况下，大约每个月会发生一次日食和一次月食。在两平面不相同的情况下，月球轨道和地球的绕太阳转动的轨道平面有两个交点，由于角动量守恒的缘故，这两点联线的取向是不变的，而地球和太阳连线的取向是不断变化的。于是月球刚好位于太阳和地球连线上的情况要发生，这两个交点的连线的取向应该正好和太阳和地球的连线一致（简单思考可以知道这种情况一年有两次），另外月球要刚好运动到两点之一的一点。月球位于两点分别对应发生日食和月食。我们可以想象这两个条件同时满足的时候就少多了。可以粗略进行计算，以日食为例，月球的轨道周期是28天，一年是365天，如果发生了日食，那么下一次日食发生距离这一次的天数应该是28的整数倍，365/2的整数倍，于是粗略地说最小的天数应该是14×365天。也就是说平均地，每14年才会有一次日食发生。这里计算的还是整个地球不同地方能看到的日食加起来的结果，如果考虑到地球上的某个具体的地方，那么能看到的日食更少。
 
 
 
但是，不要悲观，实际的情况没有那么糟糕，原因在于刚才的计算是基于月球和地球都是尺寸可以忽略的点的假定的，而实际上并不是这样的。因为地球和月球都是有一定大小的，这使得月球不需要严格位于太阳和地球中心的连线上日食就可能发生。月食的讨论类似，但是因为地球对月球的张角更大，更容易挡住太阳，月食的发生频率就比日食高。当然我们因此也可以知道，并不是地球上的每个地方都能看到日食或月食的。每个地方看到的日食和月食也不尽相同。在一个地方能看到月球完全挡住了太阳，也就是日全食，在另外一个地方，由于角度不同，看到的有可能就只是月球部分地挡住了太阳，也就是日偏食。月食的讨论与此类似。
 
 
 
实际上，如果考虑到地球的公转轨道是椭圆，我们还期待会有新的现象。刚才提到月球对地球的张角和太阳对地球的张角差不多，这样以来，如果在地球在公转轨道上运动到某个位置是发生的日食，月球刚好可以把太阳挡住的话，那么在地球运动到离太阳更近的位置时发生的日食，月球就不能把太阳完全挡住，这时发生的日食就是日环食。月球对地球的张角和太阳对地球的张角差不多这个事实再强调也不为过，事实上，这是我们既能看到日全食又能看到日环食的基础。而我们从来也没有看见过月环食，因为地球对月球的张角比太阳对月球的张角大多了！