食

I

プロローグ

ある天体がほかの天体によってかくされること。とくに太陽と月の場合をいうことが多い。月食と日食の2種類の食は地球と関係がある。月食は、地球が太陽と月の間にあり、地球の影が月をかくすときにおこる。日食は、月が太陽と地球の間にあるときにおこり、月の影が地球表面を移動していく。惑星の太陽面通過と星の月面後方通過の星食も似たような天文現象であるが、地球からはこれらの天体がひじょうに小さくみえるため、日食や月食ほど印象的なものではない。

II

月食

太陽にてらされている地球は、宇宙空間に円錐形の長い影をつくっている。この影の中では、太陽の光が完全にかくされてしまう。本影とよぶ円錐形の影の周りに、半影とよぶ部分的に影になる領域がある。本影の平均の長さはおよそ137万9200km、地球と月との平均距離は38万4400km、月の直径は約3480kmである。

皆既月食は、月が本影の中に完全に入ったときにおこる。月が本影の中央をとおると月食は約2時間つづく。中央をとおらない場合は時間がもっと短くなり、端をとおる場合にはすぐにおわってしまう。

部分月食は、月の一部だけが本影にはいってかくされたときにおこる。部分月食には、月の大部分がかくされる皆既月食に近いものから、地球の影の一部だけが月面上をとおりすぎる小さな月食まである。古代人が地球の形をはじめて知ったのは、月面をすすんでいくまるい影によってであった。

皆既月食でも部分月食でも、月が本影にはいる前に半影にはいると、目にみえて暗くなる。本影にはいるとその部分は真っ黒にみえるが、皆既月食のあいだは完全に真っ暗にはならない。地球の大気によって屈折された赤い光で月がかすかにてらされているためである(地球の大気は赤い光より青い光をより減光する)。しかし、光の屈折をさまたげる厚い雲が地球にかかっているときだと、月面は皆既月食の間みえない。

III

日食

月の本影の長さは36万7000kmから37万9800kmまで変化し、地球と月の距離も35万7300kmから40万7100kmまで変化する。皆既日食は、月の本影が地球にとどいたときにおこる。地球上にとどく本影の直径が268.7kmより大きくなることはない。したがって皆既日食をみることができる地域はそれよりもひろくなることはなく、それよりせまいのがふつうである。半影の幅、つまり部分日食となる領域は約4828kmである。ときには、月が地球と太陽の間をとおってもその影が地球にとどかないことがある。このような場合は金環食となり、黒い月の円盤の縁にそって太陽がみえる。

月の影は、東向きに地表を横切っていく。地球が東向きに回転しているために、月の影が地球を横切っていく速度は、月が軌道上をうごく速度から地球の自転の速度をひいたものとなる。地球を横ぎる影の速さは、赤道で時速約1706km、自転速度が事実上ゼロである極の近くでは時速約3380kmとなる。皆既日食の通り道と持続時間は、月の影の大きさと速度から計算できる。皆既日食は最大でも約7.5分しかつづかないが、これだけつづくのはまれで、数千年に1度しかおこらない。皆既日食は約3分ほどみえるのがふつうである。

月の半影の中では太陽は部分的にしかかくされず、部分日食がおこる。

皆既日食の始まりに、月は完全に太陽をかくす約1時間前から太陽の前を横切りはじめる。太陽からの光がしだいに弱まって、ほぼ完全にかくされたときには、光度は月光程度まで減少する。この光は、太陽大気のコロナによるものである。太陽が細い三日月形になるにつれて、コロナがみえはじめる。

皆既日食になる直前に、ベイリーの数珠とよばれる明るい光の点がひかりだす。光の玉をつらねたような点は、月の輪郭の谷やくぼ地の部分だけを太陽光がとおりぬけることによってつくられる。ベイリーの数珠は皆既日食がおわった出現の瞬間にもふたたびみることができる。

皆既日食の直前と直後、ときにはその間にも、動いていく細い影の帯がみられる。影の帯のできる理由は完全には解明されていないが、地球大気の中で光が不規則に屈折されるためと考えられる。皆既日食の前後に、高地や飛行機から観測すれば、月の影が、うごいていく雲の影のように地表を東向きに移動していくのをみることができる。

IV

食の頻度

地球の軌道または黄道が月の軌道と同じ面にあれば、満月のときに月食、新月のときに日食と、太陰月ごとに2回の皆既食がみられる。しかし2つの軌道はかたむいているために、食は月と太陽が軌道の交点をなす2つの点からの距離が数度以内にあるときにしかおこらない。

太陽も月も交点のひとつに対して周期的に同じ位置にもどってくるので、食は規則的な間隔でくりかえされる。くりかえす周期をサロスといい、6585.3日強、つまり約18年と9～11日と8時間である。9～11日というのは、間にはさまっている閏年(うるうどし)の数による。サロスについては古代バビロニアの時代から知られていた。太陽は同じ交点にほぼ正確に19回、月が242回もどってくる。これは太陰月が223回あることに相当する。月がもどる回数と、太陰月の数がことなるのは、交点が毎年19.5度の割合で西にうごいているためである。

サロスが1巡したあとにおこる食は、以前の食のくりかえしとなるが、地表では120度西でみえる。それは周期にふくまれる8時間の間に地球が回転する角度である。太陽と月の運動のわずかな差によって食が1回消去されるまでに、月食が48～49回、日食が68～75回くりかえされる。

1回のサロスの間に、ふつう月食が29回、日食が41回おこる。日食のうち10回が皆既日食、31回が部分日食である。1年に食は最低でも2回、最高で7回、平均すると4回おこる。