太陽不見了

方陵生

巨石陣沐浴在日全食怪異的光影中，幾個人影一邊喃喃吟唱一邊焚燒祭品，周圍聚集的人群在電視記者的攝像機前歡呼雀躍。這是1979年美國華盛頓州哥倫比亞河西部一個仿制巨石陣的俯瞰場景。龐大的人群聚集在這里，從頭到尾見證天頂上發生的罕見天文事件。科學家指出，那次日全食之后，一直要到21世紀，美國所在這片大陸上的人們才有機會目睹另一次日全食。2017年8月21日，這片大陸上的許多人再次看到日全食。

美國人對觀測日食興趣濃厚（2017年8月21日拍攝）

1979年2月26日，日全食在進入加拿大西部之前，只有住在美國某處邊境的人能夠看到。今天還活著的美國人，有一大半都沒有機會看到那次日全食。而自1918以來，在將近百年的時間里，都沒有發生過像2017年這樣橫跨美國大部分地區的日全食。在2017年8月21日之后，美國人還會看到4次日全食，分別是在2024年、2044年、2045年和2052年。

日全食降臨地球各地的機會有時“慷慨”，有時“吝嗇”，但隨著時間推移，日全食最終會光顧地球上每一個地方。而因為有限的生命和有限的旅游方式，地球上大多數人很可能終其一生都沒有機會看到日全食這樣的奇特天象。

當白天變成黑夜

2017年8月21日，太平洋夏令時時間上午10時16分前兩秒，大多數美國人看到了日全食開始。那一刻，月球的投影籠罩在美國俄勒岡州沿海城鎮紐波特外太平洋沿海的亞奎納角燈塔上。天文學家曾因預言許多天文奇景失敗而在公眾中名聲受損，太多的“彗星世紀”預言結果都變成了消失在黑暗太空中的暗淡而模糊的“啞彈”，太多的流星“風暴”預言讓人們在凌晨2時將家人吵醒，結果只不過是虛驚一場的“毛毛雨”而已。但這一次日全食的發生，預測的時間和地點都與實際完美吻合。

唯一的問題是云層的影響，但在一定程度上這也被準確預測。當日的日全食最佳觀察地點，是晴空萬里的俄勒岡州東部。在這里，月影于太平洋夏令時19時36秒越過北美洲主要山脈喀斯喀特嶺，并以每小時3645千米的速度東移。

美國東部夏季時間2時47分，在太平洋海岸上岸1小時33分鐘后，月球陰影穿過查爾斯頓北部的大西洋，此時美國的13個州、5個州府，以及970萬居民（還有來自其他地方的數百萬人）都看到了這次日全食奇景。全食時間（即太陽完全被月球擋住的那段時間）持續93分鐘。

但并非所有地方都能看到完整的日全食。雖然北美洲所有地區至少都能看到日偏食，但只在能看到月球陰影將整個太陽圓盤完全覆蓋的地方，才是真正能看到日全食出現的地方。在那些能看到日全食的地方，陽光透過月球，日食中的太陽看起來就像一枚鉆石戒指。日全食時還能看到日冕，即太陽的外層大氣，以及太陽邊緣向外延伸的日珥部分。日全食導致白天變成黑夜。將近中午時分，比較明亮的星星，如金星和火星，都出現在天空。這時，仰望天空就會明白為什么應該敬畏大自然。但是，日全食覆蓋地區之內和之外的人們，卻有著不同的體驗。

2017年8月21日日食全過程

那些在日全食范圍之外的人，是看不到這種白晝驟然變成黑夜的奇景的，也不會在大白天看到星星出現。這一次在北美洲地區發生的日全食大事件，其實也只有局部地區才能看到完全的日全食。另外，要觀察日全食奇景的全過程，還得戴上專門的觀日食眼鏡。

1979年日食發生時，許多如今還活著的美國人當年還是孩童，由于當地學校和有關當局認為日食觀測對于兒童太過危險，為避免孩子們受到傷害，發出了過分謹慎的警告。因此一些孩子都呆在家中某個昏暗的房間里，所有窗戶都拉上窗簾，然后在電視上觀看日全食，卻錯過了親眼目睹大自然中最令人驚嘆的奇跡的機會。

如何正確觀測日食

日食驚人，但觀測日食很有講究。我們應該如何正確觀測日食？需要配備哪些觀測工具？

濾光眼鏡 這是一種在觀看日偏食階段最廣泛使用的簡單設備。在美國，市面上出售用塑料或紙板制作的安全防護眼鏡。這些眼鏡價格便宜，一般為1美元或2美元，許多網站上都可以買到，發生日食的當地商店通常也有出售。通過這些眼鏡的鏡片，你除了太陽之外看不到其他任何東西。這種特殊的太陽濾光鏡精致而“嬌氣”，鏡片上出現任何孔洞或劃痕，都會令眼鏡瞬間失去價值，并給使用者帶來潛在危險，因此一定要愛護好眼鏡。如果發現任何不對勁，就把鏡片放在一個燈泡前觀察。如果有任何光線通過鏡片，一定要棄之不用，再換一副新的。

濾光眼鏡

投影投射 觀看日食最便宜、最簡單且絕對安全的方法是找一塊硬紙板，在上面戳一個小洞，將它放在室外。紙板落下的陰影里，穿過小洞的陽光會產生太陽影像。將一張紙放在地上或墻上，就可以看到日食的進展。但不能直接通過小孔看太陽。觀看部分日食（或等待日全食開始）的最有趣方法是尋找自然的“針孔投影儀”。枝葉茂盛的樹木、毛線編織的有孔洞的帽子、交叉的手指，或任何其他可形成小孔讓發生日食時的陽光通過，并在投下的影子里形成新月形光環的物體，都是可加以利用的天然“投影儀”。

禁用方法 不要使用一些隨手獲得的臨時物品來觀測日食，如深色啤酒瓶、銀色糖果包裝紙、CD或DVD碟片、煙熏玻璃或深色太陽鏡。這些物品雖然可使太陽看起來暗淡一些，甚至可能暗淡到感覺不到眼睛有任何不適的程度，但事實上這些東西都不能阻擋紅外線或紫外線輻射，因而用它們觀測日食會造成永久性的視網膜損害，嚴重的甚至有可能導致失明。endprint

最佳安全時機 無論是使用濾光鏡還是“投影儀”，一旦日全食開始出現第一道鉆石戒指般的光環，你就可以將濾光鏡放一邊，用肉眼安全地觀看太陽，直到標志著日全食結束的第二道鉆石戒指光環出現。

綜上所述，如果不采取適當的預防措施，觀測日食可能是一件很危險的事。你可能會覺得疑惑：究竟有什么危害？平常時候的太陽我們每天可見，但我們并不需要警告孩子們出太陽的日子一定要呆在家里，我們也不會直視太陽。雖然日食期間太陽不會發出任何特殊光線，但問題在于我們在日食出現時的行為和反應與平時不同——觀測日食需要直視太陽。

采用投影觀測日食

醫療衛生部門的人擔心，日食發生時人們會盯著太陽看，特別是當太陽看起來像一輪新月的時候。人們希望目睹這一難得一見的自然景觀，因此他們會較長時間盯著太陽看，導致太陽圖像在視網膜上的某個部位停留過長時間。因為視網膜沒有疼痛感受器，所以眼睛被灼傷時不會讓你感覺不適，但對眼睛產生的傷害卻有可能是永久性的。

日全食與月全食

如果你錯過了2017年的日全食，或者趕上了這難得一見的自然奇觀且深深為之著迷，期待著下一次的機會，那你可以放心。未來幾十年里，你還會有多次看到日全食的機會。

下一次日全食將發生在2024年4月8日，生活在北美洲的人都可以看到。正午時分，日全食將從墨西哥開始，向北進入美國得克薩斯州，然后穿過美國中部，一路越過加拿大東部。

美國伊利諾伊州南部的居民是幸運的，他們不需要去其他地方旅行，就可以在七年內看到兩次日全食。也許，2024年日全食最壯觀的景象將出現在尼亞加拉大瀑布的美國一側。站在瀑布旁的欄桿邊上觀看日食，高高懸掛在瀑布上方的太陽被月球遮住的時間將持續3分半鐘。壯觀的大自然奇景，加上大瀑布的轟鳴聲，會產生一種極為震撼人心的聲與光的感官沖擊，但前提當然是——日全食發生的那一天天氣晴朗。

在我們欣賞日全食的壯觀時，也別忘了美麗的月全食。當我們的地球正好阻擋陽光照射在地球的衛星——月球上時，滿月照亮的夜空下有一種別樣的美麗。開始時，在月光的輝映下，只有寥寥可數的幾顆星辰，當月食開始時，月光漸漸暗淡下來，變成無數個光點。月全食開始時，滿天群星眨眼閃爍。如果月全食的出現正逢流星雨高峰，那么暗紅色的月球在整個過程中都會被流星環繞。2007年8月，人們在美國大提頓國家公園曾看到銀河系英仙座流星雨的壯觀景象。2018年7月27日的月全食將發生在英仙座流星雨高峰的兩周前，屆時歐洲、非洲和亞洲的月食觀察者可以在月食發生時看到，懸掛在銀河系最明亮部分邊上的血紅色月球周圍也將會有少量隕星。

至于發生在2044年及以后的日全食，現在的很多日食觀測愛好者將面臨一個難以逾越的難題：我們還有多少機會看到日全食？畢竟，生命是有限的。

如何拍攝日全食

日全食到來時，很多人都會想要拍攝下這曠世奇景。最簡單的建議是：千萬別！通常情況下，日全食的時間不會超過兩分鐘，也就是120秒。為什么要花那么多寶貴的時間盯著相機的指令菜單，忙著用相機對焦距，或嘗試獲得最佳曝光效果呢？一定會有專業攝影師拍攝的精美圖片來報道這一罕見的天象奇景，而且可以有把握地說，他們的拍攝效果一定比你的要好得多。但如果你還是想要自己來拍攝，以下是一些關于如何拍攝日食照片的提示。

非專業人士最好不要去拍攝日全食

1.在日偏食階段，不要用你的相機對準肉眼不能看的任何東西。你可以有辦法安全地看著你數碼相機背面的監視器，但是你的相機鏡頭會把太陽光線聚焦在敏感的相機光學器件上。正如你用肉眼看日食需要一個濾光器，你的相機同樣需要這樣一個濾光裝置。

2.如果你在日偏食階段使用相機的濾光鏡，請記住在拍攝日全食過程中必須將其關閉，否則你將一無所獲，拍攝不到任何東西。

3.在日全食時，天空變暗，同時出現明亮的星星。你可以在日全食的幾天前，在日落后出門，等待第一顆最亮的星星出現，這時的天色與日全食時相當。實驗在這種光線條件下如何拍攝，比如：如何拍攝景物？是否需要支起相機三腳架以拍攝出清晰的照片？總之，一定要為在日全食出現時寶貴的100多秒時間里的拍攝工作做好充分準備。

4.日全食期間天色變暗，但不要使用閃光燈。在人們最想看到天空的那一刻，閃光會令你周圍的人眩目而失去寶貴的觀測機會。所以，請關閉所有的閃光燈。

5.滿月時的月球也像日冕一樣明亮。試著在滿月時拍攝，并試驗一下需要多少曝光時間才最合適。同樣，研究一下是否需要一個三腳架。

6.滿月時天空中的月球看起來和太陽一樣大，同樣也是日全食時那個“天空中孔洞”的大小。練習用相機拍攝滿月，看滿月在你的相機鏡頭前有多大？這樣的大小值得拍一張照片嗎？許多拍攝效果最好的日食照片使用了至少500毫米長焦距鏡頭，它可清晰顯示日冕和日珥的細節，但很昂貴，需要花費數千美元。

日食月食幾何學

在2017年8月21日這天，月球投下的陰影掃略美國，美國多個州都在這次日全食的觀測范圍內。但你可能會問，太陽比月球大得多，月球怎么會遮得住太陽呢？事實上，雖然太陽直徑比月球大400倍，但太陽離地球更遠——太陽與地球的距離大約是月球與地球距離的400倍，這意味著天空中這兩個圓盤看起來可以是一般大小的，因此在一定條件下的某時某地，月球可以完全遮住太陽。

在日偏食階段一定要注意保護好你的眼睛。如前所述，最簡單的方法是買一副太陽濾鏡，因為日偏食時即使99%的太陽被月球遮擋，剩下的一小部分太陽的光線仍然很強烈，足以引起視網膜灼傷。但是請記住：在確保眼睛安全的前提下，在日全食發生的100多秒內，取掉任何太陽濾鏡，否則你將錯過日全食發生時最壯觀的一刻。

兩種陰影

如果說太陽是一個點光源，就像夜晚的星星中的一顆那樣，那么月球就只投射一種陰影。但太陽這個點光源會延伸0.5°，因此即使是在日全食期間，一些太陽光線仍然可以從月球的上方或下方投射出來，形成一個致密度不高的陰影，稱為半影。只有當月球擋住了所有來自太陽的光線，進入叫做本影的內陰影中，地球上的人才能看到日全食。在半影的任何部分形成的都是日偏食。越接近本影，太陽的被覆蓋面積也越大。但遺憾的是，本影很小，直徑不到160千米，而半影直徑則超過6400千米。

日食分類

日食分為日全食、日環食、日偏食這三種主要類型，即：月球完全遮住太陽表面的日全食;月球離地球太遠（或地球離太陽太遠）期間發生的日環食;月球和太陽沒有完全重合，只有月球外層陰影投射到地球上的日偏食。

月地距離變化及月球軌道傾角

有些日食是日全食，有些是日環食，這是因為月球離地球的距離處在變化中。日食不會在月球變成新月時出現，這是因為月球軌道與地球軌道不在一個平面上，這兩個平面有一個5°以上的傾斜角。

何時才有“食”？

月球有些傾斜的軌道與地球繞太陽運行的軌道每旋轉一周只有兩次相交的機會，這個相交點稱為交會點。只有當月球位于其中一個交會點時，日食或月食才會發生。

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