基本介紹
簡介,歷史發現,性質說明,沙羅序列,變化規律,記數作用,套用,
簡介
沙羅周期是日食和月食的周期，是指月球在它的軌道盤上運行一周（以便月球交點沿著軌道公轉一周）所需的時間——223個朔望月，即223 × 29.53059 天 = 6585.32157 天，也就是18年零11.32天（如果有5個閏年就是18年零10.32天）。這是古巴比倫人對日食的觀測後發現的其周期性，“沙羅”就是重複的意思。這個時間接近242個交點月（242 × 27.21222 天 = 6585.35724 天）。因為沙羅周期有0.32天的“零頭”，因此必須等3個沙羅周期，才能在地球上的相似地點看到日食再次發生。
沙羅周期
沙羅周期世界各地在沙羅周期中的連續食，有三分之一的是通過這種方式發生的，在3個沙羅周期後，即54年零33天后，日食幾乎又在相同的地理位置出現。12個不同的主要沙羅日食（Grand Saros eclipse）現在正在發生，其中一個的食分別發生在1937年、1955年、1973年、1991年和2009年，每一次食的持續時間都在7.5分鐘內。
發生在降交點附近的月食“沙羅”一詞在拉丁語裡就是重複的意思，每個沙羅周期平均約有71次交食，包括日食43次，月食28次。由於地球繞太陽和月亮繞地球的公轉運動都有一定的規律，因此日食和月食的發生也具有其循環的周期性。有了沙羅周期，我們就可以預報月食了。例如1991年7月11日，發生了一次月全食，掩食帶穿過拉丁美洲及太平洋地區。人們往前推18年零11天，1973年6月30日一定也發生了一次日食，那次日全食的掩食帶橫穿了非洲大陸。如果往後推一個沙羅周期的時間，人們就能算出2009年7月22日也將發生一次日食，這就是發生在中國長江流域的日全食。
歷史發現
沙羅周期是迦勒底人在西元前數個世紀發現的，後來傳到了喜帕恰斯、普林尼和托勒密，但是都以不同的名稱呈現。在蘇美/巴比倫"SAR"這個字是測量上的單位，數值大約是3600。"沙羅"是在1691年才被愛德蒙·哈雷用來描述食的周期，而他是從11世紀的拜占庭蘇達辭書轉換過來的。雖然在1756年Guillaume Le Gentil指出哈雷的名稱是錯誤的，但是這個名詞仍然被繼續使用著。
2009年7月22日日全食示意圖
2009年7月22日日全食示意圖古巴比倫人可能是最早洞察這種規律的民族，他們很早就發現了“沙羅周期”。所謂“沙羅”，拉丁文中的原意是“重複”的意思，沙羅周期長約6585.32日，相當於18年又10.3或11.3日（視這18年中有5個還是4個閏年而定）。這就是說，它們在一個沙羅周期後，會重現當年的天象——不過，食的類型，是全食還是偏食，能夠見食的地域在哪裡，卻總會有一些差別。例如， 1980年2月16日（春節），在中國西南發生了一次日全食；可以肯定，在6585天之前的1962年2月5日，必定也發生過一次日食——印尼的一次日全食；而那以後的6585天，即是1998年2月27日也一定有某個地方——南美洲——有一次日（偏）食，餘下可以類推。
古巴比倫人當然是從長期的實際觀測中，依靠經驗得到這個規律的。實際上，這是2個周期——朔望月與“交點月”的公倍數問題。前者長為29.530588日；後者是月球通過它的軌道與黃道交點的周期（這是發生日月食的必要條件），約為27.212220日。經過一些換算可知：242個交點月正巧與223個朔望月的長度都是6585天。即：
27.212220 × 242 = 6585.35724
29.530588 × 223 = 6585.32157
二者僅相差不到0.036日或50分鐘。顯然這是非常了不起的。我國古代同樣也有值得驕傲的地方，也曾提出過多種類似的日月食規律。如漢代的《太初曆》中，就有一個“三統曆周期”，它長135個朔望月即3986.62965日，這與146.5個交點月（3986.59023日）大致相等。
在唐朝時，有位天文學家、數學家李淳風，他對日月食的預報已經十分嫻熟，相傳他在事先算出，貞觀八年五月辛未朔（公元634年6月1日）將有一次日全食後，按規定及時上奏了朝廷，可當時唐太宗對於這位年僅32歲的“太史令”還不夠信任，所以問道：“日或不蝕（食），卿將何以自處？”李淳風胸有成竹，從容回答：“如不蝕（食），臣請死之。”若不是有非常的把握，誰敢以自己的性命來作擔保？當然最後的結果是一場喜劇，有驚無險，但李淳風從此聲名大振，也獲得了唐太宗的充分信任。
性質說明
18年11天8小時的沙羅周期用來預測相同食的再度發生上非常有用，因為他和月球軌道的3種周期有關：交點月、近點月和朔望月。當食發生時，不是月球位於地球和太陽之間（日食），就是地球介於太陽和月球之間（月食），這種現象只有在新月或滿月才會出現，因此決定月相變化的朔望周期，29.53天，就有關係了。但是，並不是每次的滿月或新月，地球或月球的影子都能落在相對的天體上，因此食要能發生，這三個天體還必須接近在同一條線上，這種情況只會出現在月球穿越黃道面上的兩個交點（升交點或降交點）之一時，月球穿越黃道面上同一個交點的周期經測定是27.21天。最後，如果食要有相同的現象和持續時間，那么這兩次食的地球和月球還要有相同的距離，要出現相同距離的周期是近點月，時間間隔是27.55天。
沙羅算法沙羅序列
如前所述，沙羅周期根據223個朔望月、239個近點月和242個交點月，但是因為相互的關係不是完美的，相隔一個沙羅周期的兩次食，在幾何的關係上還是有少許的不同。實際上，太陽和月球在合時的位置在每次沙羅周期的交點仍相差了大約0.5°，這牽扯出一系列的食，而每次看見的情形都有少許的改變，稱為沙羅序列。每個沙羅序列由偏食開始，每經歷一個沙羅周期，月球的路徑就會向北移 (經過降交點的食) 或向南移 (經過升交點的食)。在某一個點上，食不再能夠發生，這個序列就結束了。在西元前2000年至西元3000年，每個序列大約持續1226年至1550年不等，每個序列有69至87次的日食，大多數都是71或72次。每個序列有39至59次中心食（多數是43次，包括全食、環食與全環食)。月食的序列沒有這么長，任何時間都有大約40個不同的沙羅序列在進行中。
月的周期便被稱為“沙羅”
月的周期便被稱為“沙羅”無論月球在降交點或升交點 (日食或月食)，沙羅序列都以數字來編號。奇數的數字表示發生在接近升交點的日食，偶數的數字表示發生在接近降交點的日食；但在月食這種數字的搭配是相反的。沙羅序列的編號是以最大食出現，也就是最接近交點的時間來排列的。以2008年為例，共有39個 (117至155 ) 日食的沙羅序列在進行中，而月食則有41 (109至149 ) 個序列在進行中。
變化規律
沙羅周期沿著時間推移
如果這3個周期每6585.322天后完全重複，日蝕便也會完全地重複在每個沙羅周期後。然而，這些周期彼此間有細微的出入，這就引起每18年的沙羅周期後日蝕發生的幾何位置的改變。值得注意的是，19執政官年減去223個朔望月大約等於11個小時。這個長達11個小時的縫隙就是沙羅周期沿著時間推遲的原因。
假如把當前日蝕記做日蝕A，把一個沙羅周期後與之對應的的日蝕記做日蝕B，在任何一個位置太陽和月球必須連成一條直線形成滿月。然而，太陽在B將不會回到離月亮交點相同距離的位置上(日蝕A時太陽的的位置)。在它完成那第19個19執政官年之前它有11個小時的路程。太陽在這11個小時中以平均27分鐘移動一弧度的速度移動(大約一度)，因此，日蝕B發生的位置便向西漂流0.5度(注意，日蝕發生的條件必須是太陽和月亮交點附近18度的範圍內)。因為這個半度的漂移，沙羅周期也就有了開始和結束，在70到80次連續的日蝕後才會完全和以前重合。這樣，整個沙羅周期的循環就需要12到14個世紀的的時間。假設我們看見的日蝕是在月亮北交點東18度左右，此時的月球也在黃道的北邊1.5度。
一次有多少個沙羅循環同時發生
正如上述所說，日蝕只發生在太陽處於月亮南北交點的前後18天內。這個長達一個月的時期叫做“日蝕季節”；期間可能發生1次到3次日蝕。而天空中的日蝕現象蝕非常頻繁的，所以事實上，每個日蝕季節都屬於不同的沙羅循環，月蝕沙羅循環也類似。除此之外，隨著舊沙羅循環的逐漸消失，新的循環開始代替他，而且一直交迭下去。因此就有可能多個沙羅循環作用一個日蝕季節。
記數作用
由於沙羅周期的混亂性，區分每個沙羅周期就十分重要。這就需要我們給這些周期命名或編號來識別它們。天文學家有一套為沙羅周期的記數的方案，占星家也有獨立的記數方法。天文上的沙羅周期記數方法是以van den Bergh出版的《a 1955 paper》為準，但忽視了一些至關重要的細節。他把起始於遙遠古代到現在的沙羅周期都做了編號。如果太陽靠近月亮北交點，沙羅就被編上奇數號，如果靠近南交點，沙羅就被編上偶數號。太陽的沙羅循環和月球的沙羅循環分別編號(嚴格地按照太陽和月亮來區分)。
占星家使用的沙羅數字相對更為複雜。第一，只看到過兩本討論沙羅周期的書，並且這兩本書都只講解了日蝕沙羅周期，月蝕沙羅周期則被忽略了。他們任意地為日蝕季節做連續編號為“1 North”(太陽在月亮北交點1度)，“1 South”(太陽在月亮南交點1度)。除此之外，如果兩次日蝕發生在相同的日蝕季節里(相隔29天)，前一個沙羅循環叫做“老”(old)和後一個沙羅家族叫做“新”(new)。這就使從公元727年開始的一個沙羅循環有了一個較長的名字，叫做“9 South Old”，而公元1917年開始的沙羅周期則被叫為“9 South New”。當舊的周期結束後，新的周期便再一次開始了，而先前的“new”也隨之換成了“old”。隨著周期的運轉，“new”也不停的更換，占星的編號方法就顯得更為複雜和混亂。
套用
沙羅周期與洪水定性預測
相似日月食的再現，即當發生的日月食的食類相同、時間相近、經過地區(指地面上月、日影籠罩範圍)一致的情況下，可能出現相同的天氣情況，所產生的暴雨洪水大體相同或相近，即效應相似。例如1662與1756年所發生的日月食的食類相同、時間相近、經過地區基本一致，這2年黃河都發生了大洪水，洪水的區域、量級、遭災情況基本一致。1853與1937年所發生的日月食極為相似，對照2年的天氣情況也大體一致，2年中在河南幾乎相同的區域發生了極為相似的洪水。
1864與1958年發生的日月食大體一致，1864年黃河下游、湖南、遼南出現洪澇災害，長江中下游偏早;而1958年黃河中游、四川北部、遼南等地洪澇，長江下游乾早。再如近期1996同1931年日月食相似，1931年有資料131記載:1931年8月中旬，長江流域發生全流域特大洪水。據鄂湘、贛、皖、蘇等5省統計，該年洪水186個縣受災，受災農田333.3萬hmZ，受災人口2850萬人，死亡14.5萬人，損失財產當時銀元13.5億元;而1996年我國有13個省區發生洪災，7月18日統計就有200多萬人被緊急轉移，倒塌房間81萬間，損壞280多萬間，造成直接經濟損失400億元，其中湖南資水流域、玩水流域和洞庭湖相繼發生特大洪水。如上述各事例均說明當日月食大體一致的情況下，其效應也大體相似。
暴雨洪水與當日食沙羅周期有明顯的周期性相應關係。1991與1973年日月食發生的時間、次數、經過地區極為相似，1973年吉林省中部發生較大洪水，而1991年發生的情況與1973年幾乎完全一致。而且間隔18年，為一個沙羅周期。吉林省第二松花江1942年為大水年，經過一個沙羅周期後的1960年出現的日月食與1942年一致，當年也出現了大水。
又如1953年松花江上游區為大水年份，吉林省松花江流域上游五道溝水文站最大洪峰流量為7120m3/。，是1888年以來最高大洪水，18年後(一個沙羅周期)的1971年該站流量為2620耐/，，(它多年最大洪峰平均流量為1235時/。)，出現的日月食情況大體相同，因而亦發生了洪水。在暴雨洪水與日食的沙羅周期有明顯的相應關係中，對於無月食年發生的大洪水與沙羅周期更趨相應。在近百年(1897一1998年)資料中，無月食現象每隔7，n年交替出現。出現一次間隔11年的無月食年必定相繼出現間隔7年的無月食年，同樣如出現相隔7年的無月食年，繼而必定出現相隔11年的無月食年，兩者合計相隔均為18年，與日食的沙羅周期相同。
說明月食同樣存在著與日食沙羅周期相似的周期。在無月食年裡發生的洪水，日食就成為主導因素，因而沙羅周期與洪水的相應關係更為確切。以長江為例，1951年為無月食年，長江發生了大洪水，繼後18年的1969，1987年亦為無月食年，都出現了大水;1%2年為無月食年，長江發大水，18年後的1980，1998年亦為無月食年，也都發生了大水。
