“拯救”太陽(yáng)

小妖

公元前6世紀(jì)，在愛(ài)琴海東岸（今土耳其的安納托利亞高原上）居住著米迪斯和呂底亞兩大部落。后因不明原因，原本和睦的部落，要用戰(zhàn)爭(zhēng)來(lái)解決紛爭(zhēng)。古希臘天文學(xué)家泰勒斯十分痛恨戰(zhàn)爭(zhēng)，決定利用一次難得的日全食來(lái)消除戰(zhàn)禍。泰勒斯利用自己的天文知識(shí)，推算出公元前585年5月28日當(dāng)?shù)貙l(fā)生日全食。

于是，泰勒斯公開(kāi)宣布，上天對(duì)這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)十分厭惡，將以“吞食”太陽(yáng)來(lái)警示人們。若雙方不肯休戰(zhàn)，到時(shí)將大難臨頭。

但是兩部落的人們堅(jiān)信上天會(huì)庇佑，并未將此事放在心上。

5月28日，正當(dāng)交戰(zhàn)雙方打得難分難解的時(shí)候，日全食發(fā)生了，太陽(yáng)被一點(diǎn)一點(diǎn)地吞食，黃昏降臨……

目睹了此番景象的交戰(zhàn)雙方，最終不敢違抗上天的意愿而停止交戰(zhàn)。

日食阻止了一場(chǎng)流血事件的發(fā)生，但是幾千年來(lái)，人們對(duì)于日食的情感更多的還是恐懼。

迷惑

日食作為一種天文現(xiàn)象，著實(shí)給古代的人們帶來(lái)了巨大的困擾，讓他們足足迷惑了幾千年。不論是在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，人們都用盡一切辦法“拯救”太陽(yáng)。

在古代中國(guó)，人們認(rèn)為這個(gè)吞掉太陽(yáng)的大怪物是一只天狗；在古代印度，人們認(rèn)為這個(gè)大怪物是一個(gè)魔鬼。古代斯堪的納維亞人部族認(rèn)為日食是天狼食日；在古埃及，人們說(shuō)日食的發(fā)生是因?yàn)橐恢幌朐谔焱シQ(chēng)霸的禿鷹企圖奪走太陽(yáng)神的光芒。于是，每當(dāng)日食發(fā)生時(shí)，人們就焦急地用燃放鞭炮、敲鑼打鼓等辦法驅(qū)趕怪物，來(lái)拯救生活中離不開(kāi)的太陽(yáng)。

在公元前2300多年前我國(guó)就已經(jīng)有了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的天文觀象臺(tái)。根據(jù)《尚書(shū)》的記載，早在公元前1948年就有人觀測(cè)到了日食。《詩(shī)經(jīng)》中更是詳細(xì)記載了發(fā)生在公元前776年9月6日的日食：“十月之交，朔日辛卯，日有食之。”

不僅如此，我國(guó)歷來(lái)十分重視日食的預(yù)報(bào)，相傳夏代一位天文官因沉湎酒色漏報(bào)日食而被砍頭，朝廷以此來(lái)警示玩忽職守者。

我國(guó)有世界上最早、最完整、最豐富的日食記錄。在古代夏、商、周時(shí)期因歷史久遠(yuǎn)，缺乏精確的文字記錄，因此難以精確地?cái)啻帐程煜缶拖袷且蛔喈?dāng)精確的歷史時(shí)鐘，可以幫助確定一些歷史事件的時(shí)間。

如今，隨著科技的發(fā)展，觀測(cè)日食不僅僅是為了研究，而是受到了越來(lái)越多的天文和攝影愛(ài)好者的追捧，人們以能拍到高質(zhì)量且構(gòu)圖精美的日全食照片為傲。

根據(jù)預(yù)報(bào)，“2015年全球唯一一次日全食將發(fā)生在3月20日，全食階段持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)為2分鐘左右。但受地理位置和日食發(fā)生時(shí)間等因素影響，我國(guó)部分地區(qū)公眾只能看到一次日偏食。”

觀測(cè)日食不僅是為了滿足人們對(duì)天文現(xiàn)象的好奇心，科學(xué)家們稱(chēng)想要了解太陽(yáng)，通過(guò)日食是再好不過(guò)的了。

溯源

地球圍著太陽(yáng)轉(zhuǎn)，月亮繞著地球轉(zhuǎn)。當(dāng)月亮、地球和太陽(yáng)三者走到一條直線附近時(shí)，日食就可能發(fā)生。因?yàn)樵铝梁偷厍蚨际遣话l(fā)光的球體，在太陽(yáng)的照耀下，月亮和地球被照亮，而后面則出現(xiàn)了它們的影子。當(dāng)月亮轉(zhuǎn)到太陽(yáng)和地球中間，太陽(yáng)、月亮和地球幾乎處于一條直線上時(shí)，長(zhǎng)長(zhǎng)的月影就落在了地球上。在月亮影子里的人們看起來(lái)，太陽(yáng)被月亮遮住了，日食就出現(xiàn)了。

由于地球相對(duì)于月亮的影子有相對(duì)的移動(dòng)，月亮相對(duì)于地球的影子也有相對(duì)的移動(dòng)，因此日食發(fā)生時(shí)太陽(yáng)是一點(diǎn)一點(diǎn)被“食”掉的，而所謂的“食”也就是指一個(gè)天體被另一個(gè)天體或其黑影全部或部分掩遮的天文景象。

月亮的影子有本影、半影和偽本影之分，它們分別對(duì)應(yīng)著不同的日食情形。本影是一個(gè)會(huì)聚的圓錐，投向它的陽(yáng)光全部被月亮擋住，位于本影內(nèi)的人們看到的是日全食。

在半影內(nèi)，月亮只遮住太陽(yáng)一部分，所以人們看到了日偏食。

而日環(huán)食的出現(xiàn)則是因?yàn)椋虑蛟谔?yáng)和地球之間，但是距離地球較遠(yuǎn)，它不能完全遮住太陽(yáng)。

所以日食包括日全食、日偏食和日環(huán)食三種。

在日食中沒(méi)有什么比日全食更吸引人了。在這個(gè)時(shí)刻，人們可以看到：“太陽(yáng)圓面的西邊緣，有黑暗的影子在開(kāi)始逐漸擋著它，一向光芒四射的太陽(yáng)圓面，慢慢地減少了。開(kāi)始是缺了邊，接著越遮越多了，最后成為彎彎月牙似的一鉤，暗淡的光輝代替了光芒四射，黃昏代替了晴空萬(wàn)里。轉(zhuǎn)瞬間，太陽(yáng)被月亮遮蓋得只成一絲光線，就在這最后光明消失之前，太陽(yáng)邊緣突然冒出像‘珍珠一樣的光彩。他的出現(xiàn)只有一兩秒鐘的時(shí)間，接著，太陽(yáng)就全部被月亮遮擋，日全食發(fā)生了。”

當(dāng)然，人們對(duì)于日全食的重視，還有一個(gè)原因——這是認(rèn)識(shí)太陽(yáng)的最好機(jī)會(huì)。我們平時(shí)所見(jiàn)到的太陽(yáng)，只是它的光球部分，光球外面的太陽(yáng)大氣的兩個(gè)重要的層次——色球?qū)雍腿彰幔佳蜎](méi)在光球的明亮光輝之中。色球?qū)邮翘?yáng)大氣中的中層，它是在光球之上厚約2000千米的一層；在太陽(yáng)外面，還包圍著溫度極高（百萬(wàn)攝氏度）但卻十分稀薄的等離子體，延伸的范圍比太陽(yáng)本身還大好幾倍，這叫做日冕。日冕的光度只有太陽(yáng)本身的百萬(wàn)分之一，平常它完全隱藏在地球大氣散射光造成的藍(lán)色天幕里。日全食發(fā)生時(shí)，月亮擋住了太陽(yáng)的光球圓面，在漆黑的天空背景上，相機(jī)顯現(xiàn)出紅色的色球和銀白色的日冕，科學(xué)工作者可以在這一特定的時(shí)機(jī)、特定的條件下，觀測(cè)色球和日冕，并拍攝色球、日冕的照片和光譜圖，從而研究有關(guān)太陽(yáng)的物理狀態(tài)和化學(xué)組成。

此外，日食發(fā)生時(shí)對(duì)研究相應(yīng)的氣象變化、生物反應(yīng)等都有一定的意義。科學(xué)史上有許多重大的天文學(xué)和物理學(xué)的發(fā)現(xiàn)就是利用日全食的機(jī)會(huì)做出的，而且只有通過(guò)這種機(jī)會(huì)才行。最著名的例子就是1919年的一次日全食，證實(shí)了愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的正確性。1915年，愛(ài)因斯坦發(fā)表了在當(dāng)時(shí)看來(lái)是極其難懂、也極其令人難以置信的廣義相對(duì)論，這種理論預(yù)言光線在巨大的引力場(chǎng)中會(huì)拐彎。人類(lèi)能接觸到的最強(qiáng)的引力場(chǎng)就是太陽(yáng)，可是太陽(yáng)本身發(fā)出很強(qiáng)的光，遠(yuǎn)處的微弱星光在經(jīng)過(guò)太陽(yáng)附近時(shí)是不是拐彎了，根本看不出來(lái)。但如果發(fā)生日全食，擋住太陽(yáng)光，就可以測(cè)量出來(lái)光線拐沒(méi)拐彎，如果拐了，彎度多大。機(jī)會(huì)在1919年出現(xiàn)了，英國(guó)天文學(xué)家愛(ài)丁頓觀測(cè)到的結(jié)果與愛(ài)因斯坦事先計(jì)算的結(jié)果十分吻合，從此相對(duì)論得到世人的承認(rèn)。

日全食之始末

“晴空萬(wàn)里，陽(yáng)光普照，忽然，光輝的日輪西邊緣，被一個(gè)黑影（月亮）侵蝕了。”月亮剛開(kāi)始觸及太陽(yáng)的那一瞬間，即月輪的東邊緣和日輪的西邊緣相外切的一剎那，就是日食開(kāi)始的時(shí)刻。這是月輪和日輪的第一次“碰面”，也是日食的第一個(gè)重要階段，叫做“初虧”。

初虧后就進(jìn)入了偏食階段，月亮繼續(xù)向東運(yùn)行，日輪的發(fā)光面積逐漸被月亮擋住。慢慢地，太陽(yáng)變成了鐮刀形，光耀也隨之慢慢變暗。

就在最后一線陽(yáng)光消失前，“貝利珠”出現(xiàn)了。人們常用“曇花一現(xiàn)”來(lái)形容一件事情存在的時(shí)間短暫，而貝利珠的存在卻比曇花一現(xiàn)還要短促。1836年5月15日，英國(guó)天文學(xué)家貝利在觀測(cè)日全食過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)在太陽(yáng)將要被月亮完全擋住時(shí)，在日面的東邊緣突然出現(xiàn)了一弧像鉆石似的光芒，就好像是鉆石戒指上引人矚目的閃耀光芒，同時(shí)在瞬間形成為一串發(fā)光的亮點(diǎn)，這些如珍珠般的亮點(diǎn)被高高地懸掛在漆黑的夜空中，很是壯觀。人們稱(chēng)這種現(xiàn)象為“珍珠食”，也叫貝利珠。

貝利珠過(guò)后，月輪的東邊緣和日輪的東邊緣相內(nèi)切，這就到了日全食的第二個(gè)階段“食既”。

食既后，月輪很快就到了日輪的中央。這一瞬間被稱(chēng)為“食甚”。此時(shí)，你可以看到日珥和日冕。整個(gè)日全食過(guò)程到此恰好完成了一半，剩下的一半就好像是把剛才發(fā)生過(guò)的影像，再倒著播放一遍。

月輪和日輪再次相切，天空中慢慢恢復(fù)了太陽(yáng)的光芒，即“生光”。當(dāng)太陽(yáng)與月亮徹底分后，太陽(yáng)就“復(fù)圓”了。

解惑

還記得2009年7月22日的那次壯觀的日全食嗎？在那天，日食帶橫掃東半球，我國(guó)全食帶經(jīng)過(guò)的地區(qū)有成都、重慶、武漢、杭州和上海等城市，在這些城市都可觀賞到4分鐘以上的日全食，此次景象被評(píng)為21世紀(jì)我國(guó)最重要和最值得觀看的壯麗天象，引來(lái)了無(wú)數(shù)天文及攝影愛(ài)好者。

為什么此次日全食的影響范圍如此之廣，什么是日食帶？

以北京著名的街道長(zhǎng)安街為例，它是東西走向的，當(dāng)你晚上在長(zhǎng)安街上從西向東行走的時(shí)候，每盞路燈都會(huì)把你的影子投射到地面上。當(dāng)你走過(guò)某一盞路燈時(shí)，影子是如何移動(dòng)的呢？

開(kāi)始，你在燈的西面走，身影自然順著街道向西：慢慢地，你走過(guò)了這盞燈，到了燈的東邊，影子自然也隨之向東。了解了這個(gè)原理，就可以更容易理解什么是日食帶。

如果把太陽(yáng)當(dāng)作路燈，把月亮當(dāng)作行人，那么，月影就相當(dāng)于人的身影。月亮從西向東運(yùn)行，它的影子就從西向東掃過(guò)地面。月影所到之處，構(gòu)成了一條帶子，這條帶子的延伸方向也是從西向東：影子先在西邊，逐漸移向東邊。

于是，月影掃過(guò)的地帶，就都可以看見(jiàn)日食，所以這條帶就叫做日食帶。

為什么日全食總是在不同地方出現(xiàn)？

2008年8月1日的日全食，在我國(guó)的合適觀測(cè)地只有少數(shù)西北偏遠(yuǎn)地區(qū)。而2009年7月22日的日全食的可觀測(cè)范圍，涵蓋了我國(guó)長(zhǎng)江中下游和南亞各國(guó)的許多大中城市及人口稠密地帶。

我們已經(jīng)知道，日食是因?yàn)樵虑驌踝×颂?yáng)的光芒。日食發(fā)生時(shí)，被月球擋住陽(yáng)光的區(qū)域在月地之間形成一個(gè)陰影“圓錐”，地球表面擦過(guò)它的部分才能看到日全食。由于日月軌道所限，地表能切到“圓錐”的最大截面，直徑也不到270千米，隨著地球自轉(zhuǎn)掃過(guò)狹窄的一條能看到日全食的地帶。每次日全食發(fā)生時(shí)日、地、月三者的相對(duì)位置和角度不同，月影“圓錐”也就掃在地球上的不同地點(diǎn)。

不可以直接用肉眼觀測(cè)日食

幾十年前，德國(guó)有幾十人雙目失明，就是因?yàn)樗麄冎苯佑醚劬慈帐场Ｌ?yáng)光以及其中看不見(jiàn)的紅外線中包含大量的熱能，被物體吸收后會(huì)產(chǎn)生大量的熱。如果用眼睛直接看太陽(yáng)，即使只看短短的一剎那，眼睛就會(huì)受到很大的刺激，長(zhǎng)時(shí)間很難恢復(fù)。在眼睛里有一個(gè)水晶體，它能起到聚光鏡的作用，如果對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)看，太陽(yáng)的熱能被它聚集在眼底的視網(wǎng)膜上，就會(huì)覺(jué)得刺眼；如果經(jīng)過(guò)一些時(shí)間后，視網(wǎng)膜就會(huì)被燒傷而失去視力。在發(fā)生日食時(shí)，大部分時(shí)間都是偏食，月亮只擋住了一部分太陽(yáng)，剩下的部分仍然和平常一樣，所以直接用眼睛看日食的時(shí)間長(zhǎng)了，同樣會(huì)燒傷眼睛。

觀看日食可以采用專(zhuān)業(yè)的太陽(yáng)濾光眼鏡，它可以過(guò)濾掉太陽(yáng)中的絕大部分強(qiáng)光。這時(shí)我們就能看到太陽(yáng)清晰地輪廓。

當(dāng)然，我們也可以自制普通的“濾光鏡”，通常可用一塊涂黑的玻璃或者用煙火將玻璃表面熏黑，注意墨層的厚度要均勻，如此，通過(guò)這塊墨玻璃就能看到古銅色的太陽(yáng)，這種被中和了的光，看上去既不刺眼，也不影響觀看效果。