日食共有三种,即:日偏食、日环食和日全食。月球遮住太阳的一部分叫日偏食。月球只遮住太阳的中心部分,在太阳周围还露出一圈日面,好象一个光环似的叫日环食。太阳被完全遮住的叫日全食。这三种不同的日食的发生跟太阳、月球和地球三者的相互变化着的位置有关,并且也决定于月球与地球之间的距离变化。
月球比太阳小得多,它的直径大约是太阳直径的四百分之一,而月球与地球间距离也差不多是太阳与地球间距离的四百分之一,所以从地球上看,月亮与太阳的圆面大小差不多相等,因而能把遮住而发生日食。
地球公转和月球公转轨道都是椭圆,不论是太阳与地球间距离,还是月球与地球间距离,并不是固定不变的,而有时比较远,有时又比较近,因此月球本影的长短也不一样,月球本影最长时有379660公里,最短时为367000 公里,而地球与月球之间的距离最近时为356700公里,最远时达406700公里。如果某个时刻月球本影比地球与月球之间的距离大,地球上被月球本影扫过的地带就可以看到日全食。如果月球本影比地球与月球之间的距离小,月球本影的尖端到不了地球的表面,那么在影尖延长出来的小影锥(叫伪本影)扫过的地带可以看到日环食。被月球半影扫过的地带均可以看到日偏食,在偏食区内离全食区越近,偏食的程度就越大。月球本影和半影没有扫过的地方,根本看不见日食。
以下是本世纪(1901-1999)发生全世界范围内日食的次数:
种类 次数
日偏食 78
日环食 73
日全食 71
混合食 6
总计 228
日食的过程
日食的过程可分为五个阶段,而只有日全食才拥有全部过程,日偏食和日环食则没有食既和生光。初亏:太阳与月球第一次外切,太阳光球西面刚切入月球东面的时刻。食既:太阳与月球第一次内切,太阳光球刚完全被月球掩蔽的时刻。食甚:月球中心与太阳中心距离最小的时刻。生光:太阳与月球第二次内切,太阳光球刚从月球西面露出来的时刻。复圆:太阳与月球第二次外切,太阳光球刚完全离开月球背后的时刻。初亏、食既、生光和复圆又分别称为第一、第二、第三、第四接触。
日食[2],又作日蚀,是一种天文现象,只在月球运行至太阳与地球之间时发生。这时,对地球上的部分地区来说,月球位于地球前方,因此来自太阳的部分或全部光线被挡住,因此看起来好像是太阳的一部分或全部消失了。日食只在朔,即月球与太阳呈现合的状态时发生。
日食是相当罕见的现象,在四种日食中较罕见的是日全食,因为唯有在月球的本影投影在地球表面时,在该区域的人才能够观测到日食。日全食是一种相当壮丽的自然景象,所以时常吸引许多游客特地到海外去观赏日全食的景象。例如,在1999年发生在欧洲的日全食,吸引了非常多观光客特地前去观赏,也有旅行社推出专门为这些游客设计的行程。
古时,人类缺乏天文学知识,以为日食是肇因于天狗食日,或象征灾难的降临,而在日食时举行仪式。但在现代社会中,日食的这层意义已逐渐为人们所抛弃。
上一次日全食发生于2009年7月22日,而下一次的日全食将会于2039年发生。
日食和月食的“季节”。日食一定发生在朔,即农历初一当日。此时月球位于地球和太阳之间,但因太阳轨道(黄道)与月球轨道(白道)成5°9交角,故并非每次朔日皆有日食发生,而日食发生时,日月两者皆一定在“黄白交点”(升交点或降交点)附近。
日、月食的发生必须是新月和满月出现在黄白交点的一定界限之内,这个界限就叫做“食限”。计算表明,对日食而言,如果新月在黄道和白道的交点附近18度左右的范围内,就可能发生日食;如果新月在黄道和白道的交点附近16度左右的范围内,则一定有日食发生。
对月食而言,如果望月在黄道和白道的交点附近12度左右的范围内,就可能发生月食;如果望月在黄道和白道的交点附近10度左右的范围内,则一定有月食发生。
由于黄道和白道的交点有两个,这两个交点相距180度,所以一年之中有两段时间可能发生日食和月食,这两段时间都称为“食季”,它们相距半年。
太阳每天在黄道上向东移动约1度,由于日食的食限为18度左右的范围,太阳从黄道和白道交点以西的18度运行到黄道和白道交点以东的18度,大约需要36天,也就是说日食的每一个食季为36天。对于月食而言,它的食限为12度左右,因此月食的每一个食季就只有24天。
天文台发布的日的有关资料(日期时刻、食分和见食地区等),人们就可以对所在地区的日用食进行观测。
太阳是一个发出极度强光的天体,因此对日食进行观测时,千万不可用肉眼直接观看,即使日偏食的时候,当太阳光被遮掩得只剩下弯弯的一部分时,还是不要用肉眼直接观测,否则会被强烈的阳光刺伤眼睛。
究竟用什么方法观看日食才是最安全的呢?在这里介绍一下一般天文爱好者所常用的几种方法。
肉眼观看日食的安全方法 最简易的方法是找一块玻璃,涂上些墨或者用烟熏黑,用它们来观看日食,眼睛就能受到保护,不会被伤害。
也可以利用已曝光过的黑白胶片来作为滤光片进行观测。方法是将软片拉出,在阳光下曝照约30秒,然后作充分时间的显影和定影。将两块(切不可单用一块)底片叠在一起,后用硬卡纸框夹在中间固定住,这样便可用来观看太阳了。
有一种叫太阳屏的滤光片,这是一块特制的塑胶薄膜,它不但可以降低阳光里的可见光,还能够阻挡阳光里的红外线和紫外线的通过,因此将它用于日食的肉眼观测或望远镜观测,都是非常安全的。但由于它是一种非常薄的胶膜,因此易受损破裂。切不可用已经破裂的太阳屏来观测太阳。
望远镜观测 一般用作观测风景的双筒望远镜,体积小,携带方便,而且视野广阔,容易寻找目标,价格也较便宜,是理想的观测日食的工具之一。通常可选择7×50或8×30的类型。7×表示放大倍率为7,50表示镜头口径为50毫米。镜头愈大,聚光力愈强,而分解力愈高。
目前市面上出售的折射望远镜是用作观测日、月食更为理想的工具。它的种类很多,价格有平有贵,倍率从几十倍到二三百倍都有。这类望远镜主要由一组凸透镜做物镜,远处的景物的光线透过物镜成像于焦点,再由目镜放大影像。一些正式的天文望远镜大多附有赤道仪底座,配件也较齐全。赤道仪可以很方便地追踪太阳的移动,配上照相机,就可以进行追踪拍摄。但这种折射望远镜价格当然较贵。
反射望远镜亦可用来观测日、月食。但由于它的镜筒不是密封的,经阳光照射后管内的空气受热而形成扰动性气流,会影响成像的质量,观测效果不太理想。
日食观测项目 日食观测的内容非常丰富,仅就一般爱好者力所能及的内容列举一些在下面。
(1)日偏食时测定月球边缘和太阳两次接触的时间(即初亏和复圆)。这是一项要求准确度较高的工作,时间记录相差不可超过0.l 分。
(2)月球边缘的观测。在月球横过日面时,其边缘并不是完整的,而是有些很微小的、不规则的突出或凹陷现象。在观测时,可特别留意月球的边缘,并可用绘图法记录下来。
(3)日全食时测定月球边缘和太阳边缘的四次接触(即初亏、食既、生光和复圆)的时间。食既的时刻以倍利珠消失的一刹那为准,而生光则以倍利珠重现的瞬间为准。
(4)日冕的观测。日冕是太阳的外层大气,只有日全食时才露出其面貌。每次日全食时所见的日冕形状、大小及结构都有所不同。在太阳黑子活动盛期,日冕的形状一般呈圆盘形;黑子活动衰期时,日冕的形状则不大规则,且沿赤道区可见射光,在两极附近地区可见一些呈扇形的结构物。观测时,可利用绘图法记录下来。
(5)气象变化观测。日全食时,阳光突然消失,气温迅速下降,气压和风向都有所变化。可用简单的仪器把这些变化都记录下来。
(6)日全食时,还可以利用这珍贵的机会,进行彗星、水内行星和小行星的搜索。
日食时除了用肉眼和望远镜进行上述项目的观测外,还可以用照相方法进行观测记录,这样可以获得更多的珍贵资料。例如对日全食的全过程拍摄,利用望远镜或长焦距镜头将太阳影像放大,每隔一段时间拍摄一张,以记录日全食的全过程;再如倍利珠、日珥、日冕的特写拍摄等等,都是可以进行的。对业余爱好者来说,能拍摄到上次日全食的这些照片,将是一个难忘的永久纪念。(TWG)
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