日食

地球から見ると、日食は月が太陽の前を通過するときに起こります。日食の種類は、日食発生時の月と地球の距離によって決まります。皆既日食は、地球が月の影の本影部分を通過するときに起こります。本影が地球の表面に達しない場合、太陽は部分的にしか隠されず、金環日食となります。部分日食は、観測者が半影の中にいるときに起こります。^{[ 15 ]}

日食の規模とは、月が覆う太陽の直径の割合のことです。皆既日食の場合、この値は常に1以上になります。金環日食と皆既日食の両方において、日食の規模は月と太陽の角の大きさの比です。^{[ 16 ]}

日食は比較的短時間の現象で、皆既日食は比較的狭い範囲でしか観測できません。最も条件の良い場合、皆既日食は7 分31 秒続き、最大250kmの 幅の帯で観測できます。しかし、部分日食が観測できる領域ははるかに広くなります。月の本影は時速1,700kmの速度で東へ移動し 、地球の表面と交わらなくなるまで続きます。

日食の間、月は地球から見たときの見かけの大きさが太陽とほぼ同じになるため、太陽を完全に覆い隠すことがあります。皆既日食は掩蔽の一種であり、金環日食は太陽の通過の一種です。

地球表面以外の宇宙空間から観測した場合、太陽は月以外の天体によっても食を起こすことがある。その例として、 1969年にアポロ12号の乗組員が地球による日食を観測した時と、2006年にカッシーニ探査機が土星による日食を観測した時が挙げられる。

月食は、月が地球の影を通過するときに起こります。これは満月のとき、つまり月が太陽から地球の反対側にあるときにのみ起こります。日食とは異なり、月食はほぼ半球全体から観測できます。そのため、特定の場所から月食を観測することははるかに一般的です。月食はより長く続き、完了するまでに数時間かかり、皆既食自体は通常平均して約30分から1時間以上続きます。^{[ 17 ]}

月食には、半影月食（月が地球の半影のみを通過する時）、部分月食（月が地球の本影に部分的に入る時）、皆既月食（月が地球の本影に完全に入る時）の3種類があります。皆既月食は、これら3つの段階すべてを経ます。しかし、皆既月食の間であっても、月は完全に暗くなるわけではありません。地球の大気によって屈折した太陽光が本影に入り、かすかな光を提供します。夕焼けと同様に、大気は波長の短い光をより強く散乱させる傾向があるため、屈折光による月の光は赤みを帯びます^{[ 18 ]。}そのため、「ブラッドムーン」という言葉は、月食が記録され始めた頃から、このような月面現象の説明によく見られます^{[ 19 ] 。}

日食の記録は古代から残されています。日食の日付は、歴史記録の年代特定に使用できます。ウガリット語で書かれたシリアの粘土板には、紀元前1223年3月5日に起こった日食が記録されています^{[ 20 ]} 。一方、ポール・グリフィンは、アイルランドの石には紀元前3340年11月30日の日食が記録されていると主張しています^{[ 21 ]。}古典時代の天文学者が主に紀元前13世紀のバビロニアの日食記録を使用していたと仮定すると、ギリシャ人が月の3つの平均運動（会合運動、近点運動、竜巻運動）を約100万分の1以上の精度で発見したことに対する、実行可能で数学的に整合性の^{ある説明が}得られます[22] 。中国の歴史的な日食記録は3000年以上前に遡り、地球の自転速度の変化を測定するために使用されてきました^{[ 23 ] 。}

日食について科学的な説明をした最初の人物はアナクサゴラス（紀元前500年頃 - 紀元前428年）である。^{[ 24 ]}アナクサゴラスは、月は太陽からの反射光によって輝いていると述べた。^{[ 25 ]}

西暦5世紀、日食と月食は、アーリヤバタが著書『アーリヤバティーヤ』の中で科学的に説明しました。^{[ 26 ]}アーリヤバタは、月と惑星は反射した太陽光によって輝き、日食は地球によって作られ、地球に落ちる影によって説明されると述べています。アーリヤバタは、日食の際に日食部分の大きさと計算を提供しています。インドの計算は非常に正確で、18世紀のフランスの科学者ギヨーム・ル・ジャンティルは、インドのポンディシェリを訪れた際に、1765年8月30日の月食の継続時間に関するインドの計算はわずか41秒短いのに対し、ル・ジャンティルの図表は68秒長いことを発見しました。

1600年代までに、ヨーロッパの天文学者たちは月食や日食がどのように起こるかを説明する図解入りの本を出版していた。^{[ 27 ] [ 28 ]}この情報をより幅広い層に広め、日食や月食の影響に対する恐怖心を軽減するために、書店は科学または占星術を用いてこの現象を説明するチラシを印刷した。^{[ 29 ]}

アメリカの作家ジーン・ワインガーテンは、信仰と日食の間の緊張関係を次のように表現した。「私は熱心な無神論者だが、月がちょうど良い大きさで、地球と太陽の間に正確に位置することで皆既日食が完璧に起こる理由を説明できない。それが私を悩ませている。」^{[ 30 ]}

ギリシャ・ローマの歴史家カッシウス・ディオは、西暦211年から229年の間に著作を執筆し、クラウディウス帝がローマ市民の動揺を防ぐために、自身の誕生日（西暦45年8月1日）に起こる日食の予言を公表する必要があると考えたという逸話を伝えている。この文脈で、カッシウス・ディオは日食と月食について詳細な説明を提供している。^{[ 31 ]}

神話では、日食は一般的に、太陽と邪悪な力や闇の精霊との間の霊的な戦いの様々な形態として理解されていました。^{[ 32 ]}より具体的には、北欧神話では、フェンリルという名の狼が常に太陽を追いかけており、その狼が神聖な太陽を食い尽くしたときに日食が起こると信じられています。^{[ 33 ]}他の北欧の部族では、スコルとハティという名の2匹の狼が太陽と月（ソルとマニという名で知られる）を追いかけており、これらの部族は、狼のどちらかが太陽か月をうまく食べ尽くしたときに日食が起こると信じていました。^{[ 34 ]}

ほとんどの神話や特定の宗教では、日食は神々が怒っていて危険が間もなく訪れる兆候と見なされていたため、人々は神々が怒りを解き放つのを思いとどまらせるために行動を変えることが多かった。例えば、ヒンドゥー教では、人々は日食の悪霊から身を守るために宗教的な賛美歌を歌うことが多く、ヒンドゥー教徒の多くは悪霊の影響を避けるために日食の間は食事を断つ。^{[ 35 ]}インドに住むヒンドゥー教徒は、悪霊を清めるために、霊的に浄化すると信じられているガンジス川で日食の直後に体を洗う。 ^{[ 35 ]}初期のユダヤ教やキリスト教では、日食は神からの兆候と見なされ、日食の中には神の偉大さの表れ、あるいは生と死のサイクルの兆候と見なされるものもあった。^{[ 35 ]}しかし、ブラッドムーンのような不吉な日食は、神が間もなく敵を滅ぼすという神の兆候だと信じられていた。^{[ 35 ]}

巨大ガス惑星は多くの衛星を持つため、頻繁に食が見られます。中でも最も印象的なのは木星で、4つの大きな衛星と低い自転軸傾斜角を持つため、これらの衛星が木星の影を通過する際に食がより頻繁に起こります。惑星の通過も同程度の頻度で発生します。大きな衛星が木星の雲頂に円形の影を落とす様子はよく見られます。

木星のガリレオ衛星の食は、軌道要素が判明すると正確に予測できるようになった。1670年代には、木星が太陽の裏側にあるとき、これらの現象が予想よりも約17分遅れて発生していることが発見された。オーレ・レーマーは、この遅延は木星から地球まで光が伝わるのに必要な時間によるものだと推測した。これを用いて、光速の最初の推定値が算出された。^{[ 36 ]}

木星の衛星による食のタイミングは、地球上の観測者の経度を計算するためにも利用されました。標準経度（例えばグリニッジ）で食が観測されると予想される時刻が分かれば、食の現地時間を正確に観測することで時間差を計算することができました。時間差は地球の赤道の周り15°に相当するため、時間差から観測者の経度が分かります。この技術は、例えば1679年にジョヴァンニ・D・カッシーニがフランスの地図を再作成する際に使用されました。^{[ 37 ]}

他の3つの巨大ガス惑星（土星、天王星、海王星）では、衛星の軌道と惑星の軌道面との間の傾斜角が大きいため、日食は​​惑星の軌道上の特定の期間にのみ発生します。たとえば、衛星タイタンの軌道面は、土星の赤道面に対して約1.6°傾いています。しかし、土星の自転軸の傾きはほぼ27°です。タイタンの軌道面は、土星の軌道上の2点でのみ太陽への視線と交差します。^{[ 38 ]}土星の公転周期は29.7年であるため、日食は​​約15年に1回しか起こりません。^{[ 39 ]} 

火星では、部分日食（通過）しか起こりません。これは、火星の衛星のどちらも、それぞれの軌道半径では、惑星の表面から見た太陽の円盤を覆うほど大きくないためです。火星の衛星による食は起こり得るだけでなく、地球の1年間で数百回も起こるほどありふれたものです。また、ダイモスがフォボスによって食されるという稀なケースもあります。^{[ 40 ]}火星の食は、火星の表面と軌道上の両方から撮影されています。

冥王星は、相対的に最大の衛星カロンを持ち、多くの食の舞台でもあります。1985年から1990年にかけて、このような相互食が連続して発生しました。 ^{[ 41 ]}これらの日々の出来事により、両天体の物理的パラメータが初めて正確に測定されました。^{[ 42 ]}

水星と金星には衛星がないため、日食や月食は起こりません。しかし、地球から見ると、どちらの惑星も太陽面を横切ることが観測されています。金星の太陽面通過は8年の間隔を置いて2回ずつ起こりますが、それぞれの現象は1世紀に1回未満しか起こりません。^{[ 43 ]} NASAによると、次の金星の太陽面通過は2117年12月10日と2125年12月8日に起こります。水星の太陽面通過ははるかに頻繁に起こり、平均して1世紀に13回起こります。^{[ 44 ]}