太陽(yáng)不見(jiàn)了

方陵生

巨石陣沐浴在日全食怪異的光影中，幾個(gè)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(jī)前歡呼雀躍。這是1979年美國(guó)華盛頓州哥倫比亞河西部一個(gè)仿制巨石陣的俯瞰場(chǎng)景。龐大的人群聚集在這里，從頭到尾見(jiàn)證天頂上發(fā)生的罕見(jiàn)天文事件。科學(xué)家指出，那次日全食之后，一直要到21世紀(jì)，美國(guó)所在這片大陸上的人們才有機(jī)會(huì)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(guó)人對(duì)觀測(cè)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(jìn)入加拿大西部之前，只有住在美國(guó)某處邊境的人能夠看到。今天還活著的美國(guó)人，有一大半都沒(méi)有機(jī)會(huì)看到那次日全食。而自1918以來(lái)，在將近百年的時(shí)間里，都沒(méi)有發(fā)生過(guò)像2017年這樣橫跨美國(guó)大部分地區(qū)的日全食。在2017年8月21日之后，美國(guó)人還會(huì)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(jī)會(huì)有時(shí)“慷慨”，有時(shí)“吝嗇”，但隨著時(shí)間推移，日全食最終會(huì)光顧地球上每一個(gè)地方。而因?yàn)橛邢薜纳陀邢薜穆糜畏绞剑厍蛏洗蠖鄶?shù)人很可能終其一生都沒(méi)有機(jī)會(huì)看到日全食這樣的奇特天象。

當(dāng)白天變成黑夜

2017年8月21日，太平洋夏令時(shí)時(shí)間上午10時(shí)16分前兩秒，大多數(shù)美國(guó)人看到了日全食開(kāi)始。那一刻，月球的投影籠罩在美國(guó)俄勒岡州沿海城鎮(zhèn)紐波特外太平洋沿海的亞奎納角燈塔上。天文學(xué)家曾因預(yù)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(jì)”預(yù)言結(jié)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(fēng)暴”預(yù)言讓人們?cè)诹璩?時(shí)將家人吵醒，結(jié)果只不過(guò)是虛驚一場(chǎng)的“毛毛雨”而已。但這一次日全食的發(fā)生，預(yù)測(cè)的時(shí)間和地點(diǎn)都與實(shí)際完美吻合。

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

美國(guó)東部夏季時(shí)間2時(shí)47分，在太平洋海岸上岸1小時(shí)33分鐘后，月球陰影穿過(guò)查爾斯頓北部的大西洋，此時(shí)美國(guó)的13個(gè)州、5個(gè)州府，以及970萬(wàn)居民（還有來(lái)自其他地方的數(shù)百萬(wàn)人）都看到了這次日全食奇景。全食時(shí)間（即太陽(yáng)完全被月球擋住的那段時(shí)間）持續(xù)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(qū)至少都能看到日偏食，但只在能看到月球陰影將整個(gè)太陽(yáng)圓盤完全覆蓋的地方，才是真正能看到日全食出現(xiàn)的地方。在那些能看到日全食的地方，陽(yáng)光透過(guò)月球，日食中的太陽(yáng)看起來(lái)就像一枚鉆石戒指。日全食時(shí)還能看到日冕，即太陽(yáng)的外層大氣，以及太陽(yáng)邊緣向外延伸的日珥部分。日全食導(dǎo)致白天變成黑夜。將近中午時(shí)分，比較明亮的星星，如金星和火星，都出現(xiàn)在天空。這時(shí)，仰望天空就會(huì)明白為什么應(yīng)該敬畏大自然。但是，日全食覆蓋地區(qū)之內(nèi)和之外的人們，卻有著不同的體驗(yàn)。

2017年8月21日日食全過(guò)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(huì)在大白天看到星星出現(xiàn)。這一次在北美洲地區(qū)發(fā)生的日全食大事件，其實(shí)也只有局部地區(qū)才能看到完全的日全食。另外，要觀察日全食奇景的全過(guò)程，還得戴上專門的觀日食眼鏡。

1979年日食發(fā)生時(shí)，許多如今還活著的美國(guó)人當(dāng)年還是孩童，由于當(dāng)?shù)貙W(xué)校和有關(guān)當(dāng)局認(rèn)為日食觀測(cè)對(duì)于兒童太過(guò)危險(xiǎn)，為避免孩子們受到傷害，發(fā)出了過(guò)分謹(jǐn)慎的警告。因此一些孩子都呆在家中某個(gè)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(cuò)過(guò)了親眼目睹大自然中最令人驚嘆的奇跡的機(jī)會(huì)。

如何正確觀測(cè)日食

日食驚人，但觀測(cè)日食很有講究。我們應(yīng)該如何正確觀測(cè)日食？需要配備哪些觀測(cè)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(jiǎn)單設(shè)備。在美國(guó)，市面上出售用塑料或紙板制作的安全防護(hù)眼鏡。這些眼鏡價(jià)格便宜，一般為1美元或2美元，許多網(wǎng)站上都可以買到，發(fā)生日食的當(dāng)?shù)厣痰晖ǔＲ灿谐鍪邸Ｍㄟ^(guò)這些眼鏡的鏡片，你除了太陽(yáng)之外看不到其他任何東西。這種特殊的太陽(yáng)濾光鏡精致而“嬌氣”，鏡片上出現(xiàn)任何孔洞或劃痕，都會(huì)令眼鏡瞬間失去價(jià)值，并給使用者帶來(lái)潛在危險(xiǎn)，因此一定要愛(ài)護(hù)好眼鏡。如果發(fā)現(xiàn)任何不對(duì)勁，就把鏡片放在一個(gè)燈泡前觀察。如果有任何光線通過(guò)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(jiǎn)單且絕對(duì)安全的方法是找一塊硬紙板，在上面戳一個(gè)小洞，將它放在室外。紙板落下的陰影里，穿過(guò)小洞的陽(yáng)光會(huì)產(chǎn)生太陽(yáng)影像。將一張紙放在地上或墻上，就可以看到日食的進(jìn)展。但不能直接通過(guò)小孔看太陽(yáng)。觀看部分日食（或等待日全食開(kāi)始）的最有趣方法是尋找自然的“針孔投影儀”。枝葉茂盛的樹(shù)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(fā)生日食時(shí)的陽(yáng)光通過(guò)，并在投下的影子里形成新月形光環(huán)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(shí)物品來(lái)觀測(cè)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(yáng)鏡。這些物品雖然可使太陽(yáng)看起來(lái)暗淡一些，甚至可能暗淡到感覺(jué)不到眼睛有任何不適的程度，但事實(shí)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(cè)日食會(huì)造成永久性的視網(wǎng)膜損害，嚴(yán)重的甚至有可能導(dǎo)致失明。endprint

最佳安全時(shí)機(jī) 無(wú)論是使用濾光鏡還是“投影儀”，一旦日全食開(kāi)始出現(xiàn)第一道鉆石戒指般的光環(huán)，你就可以將濾光鏡放一邊，用肉眼安全地觀看太陽(yáng)，直到標(biāo)志著日全食結(jié)束的第二道鉆石戒指光環(huán)出現(xiàn)。

綜上所述，如果不采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，觀測(cè)日食可能是一件很危險(xiǎn)的事。你可能會(huì)覺(jué)得疑惑：究竟有什么危害？平常時(shí)候的太陽(yáng)我們每天可見(jiàn)，但我們并不需要警告孩子們出太陽(yáng)的日子一定要呆在家里，我們也不會(huì)直視太陽(yáng)。雖然日食期間太陽(yáng)不會(huì)發(fā)出任何特殊光線，但問(wèn)題在于我們?cè)谌帐吵霈F(xiàn)時(shí)的行為和反應(yīng)與平時(shí)不同——觀測(cè)日食需要直視太陽(yáng)。

采用投影觀測(cè)日食

醫(yī)療衛(wèi)生部門的人擔(dān)心，日食發(fā)生時(shí)人們會(huì)盯著太陽(yáng)看，特別是當(dāng)太陽(yáng)看起來(lái)像一輪新月的時(shí)候。人們希望目睹這一難得一見(jiàn)的自然景觀，因此他們會(huì)較長(zhǎng)時(shí)間盯著太陽(yáng)看，導(dǎo)致太陽(yáng)圖像在視網(wǎng)膜上的某個(gè)部位停留過(guò)長(zhǎng)時(shí)間。因?yàn)橐暰W(wǎng)膜沒(méi)有疼痛感受器，所以眼睛被灼傷時(shí)不會(huì)讓你感覺(jué)不適，但對(duì)眼睛產(chǎn)生的傷害卻有可能是永久性的。

日全食與月全食

如果你錯(cuò)過(guò)了2017年的日全食，或者趕上了這難得一見(jiàn)的自然奇觀且深深為之著迷，期待著下一次的機(jī)會(huì)，那你可以放心。未來(lái)幾十年里，你還會(huì)有多次看到日全食的機(jī)會(huì)。

下一次日全食將發(fā)生在2024年4月8日，生活在北美洲的人都可以看到。正午時(shí)分，日全食將從墨西哥開(kāi)始，向北進(jìn)入美國(guó)得克薩斯州，然后穿過(guò)美國(guó)中部，一路越過(guò)加拿大東部。

美國(guó)伊利諾伊州南部的居民是幸運(yùn)的，他們不需要去其他地方旅行，就可以在七年內(nèi)看到兩次日全食。也許，2024年日全食最壯觀的景象將出現(xiàn)在尼亞加拉大瀑布的美國(guó)一側(cè)。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(yáng)被月球遮住的時(shí)間將持續(xù)3分半鐘。壯觀的大自然奇景，加上大瀑布的轟鳴聲，會(huì)產(chǎn)生一種極為震撼人心的聲與光的感官?zèng)_擊，但前提當(dāng)然是——日全食發(fā)生的那一天天氣晴朗。

在我們欣賞日全食的壯觀時(shí)，也別忘了美麗的月全食。當(dāng)我們的地球正好阻擋陽(yáng)光照射在地球的衛(wèi)星——月球上時(shí)，滿月照亮的夜空下有一種別樣的美麗。開(kāi)始時(shí)，在月光的輝映下，只有寥寥可數(shù)的幾顆星辰，當(dāng)月食開(kāi)始時(shí)，月光漸漸暗淡下來(lái)，變成無(wú)數(shù)個(gè)光點(diǎn)。月全食開(kāi)始時(shí)，滿天群星眨眼閃爍。如果月全食的出現(xiàn)正逢流星雨高峰，那么暗紅色的月球在整個(gè)過(guò)程中都會(huì)被流星環(huán)繞。2007年8月，人們?cè)诿绹?guó)大提頓國(guó)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(fā)生在英仙座流星雨高峰的兩周前，屆時(shí)歐洲、非洲和亞洲的月食觀察者可以在月食發(fā)生時(shí)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(huì)有少量隕星。

至于發(fā)生在2044年及以后的日全食，現(xiàn)在的很多日食觀測(cè)愛(ài)好者將面臨一個(gè)難以逾越的難題：我們還有多少機(jī)會(huì)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(lái)時(shí)，很多人都會(huì)想要拍攝下這曠世奇景。最簡(jiǎn)單的建議是：千萬(wàn)別！通常情況下，日全食的時(shí)間不會(huì)超過(guò)兩分鐘，也就是120秒。為什么要花那么多寶貴的時(shí)間盯著相機(jī)的指令菜單，忙著用相機(jī)對(duì)焦距，或嘗試獲得最佳曝光效果呢？一定會(huì)有專業(yè)攝影師拍攝的精美圖片來(lái)報(bào)道這一罕見(jiàn)的天象奇景，而且可以有把握地說(shuō)，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(lái)拍攝，以下是一些關(guān)于如何拍攝日食照片的提示。

非專業(yè)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(jī)對(duì)準(zhǔn)肉眼不能看的任何東西。你可以有辦法安全地看著你數(shù)碼相機(jī)背面的監(jiān)視器，但是你的相機(jī)鏡頭會(huì)把太陽(yáng)光線聚焦在敏感的相機(jī)光學(xué)器件上。正如你用肉眼看日食需要一個(gè)濾光器，你的相機(jī)同樣需要這樣一個(gè)濾光裝置。

2.如果你在日偏食階段使用相機(jī)的濾光鏡，請(qǐng)記住在拍攝日全食過(guò)程中必須將其關(guān)閉，否則你將一無(wú)所獲，拍攝不到任何東西。

3.在日全食時(shí)，天空變暗，同時(shí)出現(xiàn)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(xiàn)，這時(shí)的天色與日全食時(shí)相當(dāng)。實(shí)驗(yàn)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(jī)三腳架以拍攝出清晰的照片？總之，一定要為在日全食出現(xiàn)時(shí)寶貴的100多秒時(shí)間里的拍攝工作做好充分準(zhǔn)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(huì)令你周圍的人眩目而失去寶貴的觀測(cè)機(jī)會(huì)。所以，請(qǐng)關(guān)閉所有的閃光燈。

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

6.滿月時(shí)天空中的月球看起來(lái)和太陽(yáng)一樣大，同樣也是日全食時(shí)那個(gè)“天空中孔洞”的大小。練習(xí)用相機(jī)拍攝滿月，看滿月在你的相機(jī)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(zhǎng)焦距鏡頭，它可清晰顯示日冕和日珥的細(xì)節(jié)，但很昂貴，需要花費(fèi)數(shù)千美元。

日食月食幾何學(xué)

在2017年8月21日這天，月球投下的陰影掃略美國(guó)，美國(guó)多個(gè)州都在這次日全食的觀測(cè)范圍內(nèi)。但你可能會(huì)問(wèn)，太陽(yáng)比月球大得多，月球怎么會(huì)遮得住太陽(yáng)呢？事實(shí)上，雖然太陽(yáng)直徑比月球大400倍，但太陽(yáng)離地球更遠(yuǎn)——太陽(yáng)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(gè)圓盤看起來(lái)可以是一般大小的，因此在一定條件下的某時(shí)某地，月球可以完全遮住太陽(yáng)。

在日偏食階段一定要注意保護(hù)好你的眼睛。如前所述，最簡(jiǎn)單的方法是買一副太陽(yáng)濾鏡，因?yàn)槿掌硶r(shí)即使99%的太陽(yáng)被月球遮擋，剩下的一小部分太陽(yáng)的光線仍然很強(qiáng)烈，足以引起視網(wǎng)膜灼傷。但是請(qǐng)記住：在確保眼睛安全的前提下，在日全食發(fā)生的100多秒內(nèi)，取掉任何太陽(yáng)濾鏡，否則你將錯(cuò)過(guò)日全食發(fā)生時(shí)最壯觀的一刻。

兩種陰影

如果說(shuō)太陽(yáng)是一個(gè)點(diǎn)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(yáng)這個(gè)點(diǎn)光源會(huì)延伸0.5°，因此即使是在日全食期間，一些太陽(yáng)光線仍然可以從月球的上方或下方投射出來(lái)，形成一個(gè)致密度不高的陰影，稱為半影。只有當(dāng)月球擋住了所有來(lái)自太陽(yáng)的光線，進(jìn)入叫做本影的內(nèi)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(yáng)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(guò)6400千米。

日食分類

日食分為日全食、日環(huán)食、日偏食這三種主要類型，即：月球完全遮住太陽(yáng)表面的日全食;月球離地球太遠(yuǎn)（或地球離太陽(yáng)太遠(yuǎn)）期間發(fā)生的日環(huán)食;月球和太陽(yáng)沒(méi)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(huán)食，這是因?yàn)樵虑螂x地球的距離處在變化中。日食不會(huì)在月球變成新月時(shí)出現(xiàn)，這是因?yàn)樵虑蜍壍琅c地球軌道不在一個(gè)平面上，這兩個(gè)平面有一個(gè)5°以上的傾斜角。

何時(shí)才有“食”？

月球有些傾斜的軌道與地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道每旋轉(zhuǎn)一周只有兩次相交的機(jī)會(huì)，這個(gè)相交點(diǎn)稱為交會(huì)點(diǎn)。只有當(dāng)月球位于其中一個(gè)交會(huì)點(diǎn)時(shí)，日食或月食才會(huì)發(fā)生。

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