為什么會產生日食

【專家解說】：日食是月球繞地球轉到太陽和地球中間時，如果太陽、月球、地球三者正好排成或接近一條直線，月球擋住了射到地球上去的太陽光，月球身后的黑影正好落到地球上，這時發(fā)生日食現(xiàn)象。在地球上月影里的人們開始看到陽光逐漸減弱，太陽面被圓的黑影遮住，天色轉暗，全部遮住時，天空中可以看到最亮的恒星和行星，幾分鐘后，從月球黑影邊緣逐漸露出陽光，開始生光、復圓。由于月球比地球小，只有在月影中的人們才能看到日食。月球把太陽全部擋住時發(fā)生日全食，遮住一部分時發(fā)生日偏食，遮住太陽中央部分發(fā)生日環(huán)食。發(fā)生日全食的延續(xù)時間不超過7分31秒。日環(huán)食的最長時間是12分24秒。我國有世界上最古老的日食記錄，公元前一千多年已有確切的日食記錄。 【科學解釋】 日食、月食是光在天體中沿直線傳播的典型例證。月亮運行到太陽和地球中間并不是每次都發(fā)生日食，發(fā)生日食需要滿足兩個條件。其一，日食總是發(fā)生在朔日(農歷初一)。也不是所有朔日必定發(fā)生日食，因為月球運行的軌道(白道)和太陽運行的軌道(黃道)并不在一個平面上。白道平面和黃道平面有5°9′的夾角。如果在朔日，太陽和月球都移到白道和黃道的交點附近，太陽離交點處有一定的角度(日食限)，就能發(fā)生日食，這是要滿足的第二個條件。 由于月球、地球運行的軌道都不是正圓，日、月同地球之間的距離時近時遠，所以太陽光被月球遮蔽形成的影子，在地球上可分成本影、偽本影(月球距地球較遠時形成的)和半影。觀測者處于本影范圍內可看到日全食;在偽本影范圍內可看到日環(huán)食;而在半影范圍內只能看到日偏食。 日全食發(fā)生時，根據(jù)月球圓面同太陽圓面的位置關系，可分成五種食象:1.初虧。月球比太陽的視運動走得快。日食時月球追上太陽。月球東邊緣剛剛同太陽西邊緣相“接觸”時叫做初虧，是第一次“外切”，是日食的開始;2.食既。初虧后大約一小時，月球的東邊緣和太陽的東邊緣相“內切”的時刻叫做食既，是日全食的開始，這時月球把整個太陽都遮住了;3.食甚。是太陽被食最深的時刻，月球中心移到同太陽中心最近;4.生光。月球西邊緣和太陽西邊緣相“內切”的時刻叫生光，是日全食的結束;從食既到生光一般只有二三分鐘，最長不超過七分半鐘;5.復圓。生光后大約一小時，月球西邊緣和太陽東邊緣相“接觸”時叫做復圓，從這時起月球完全“脫離”太陽，日食結束。 月球表面有許多高山，月球邊緣是不整齊的。在食既或者生光到來的瞬間月球邊緣的山谷未能完全遮住太陽時，未遮住部分形成一個發(fā)光區(qū)，像一顆晶瑩的“鉆石”;周圍淡紅色的光圈構成鉆戒的“指環(huán)”，整體看來，很像一枚鑲嵌著璀璨寶石的鉆戒。有時形成許多特別明亮的光線或光點，好像在太陽周圍鑲嵌一串珍珠，稱作倍利珠(倍利是法國天文學家)。 無論是日偏食、日全食或日環(huán)食，時間都是很短的。在地球上能夠看到日食的地區(qū)也很有限，這是因為月球比較小，它的本影也比較小而短，因而本影在地球上掃過的范圍不廣，時間不長，由于月球本影的平均長度(373293公里)小于月球與地球之間的平均距離 (384400公里)，就整個地球而方，日環(huán)食發(fā)生的次數(shù)多于日全食。 【圖片說明】 圖片說明:太陽的一部份怎么會消失了? 這是那部分的太陽剛好那時躲藏在月亮后面。 這是2005年的第一個日偏食也是到2006年三月前可觀測到的最后一次日全食圖。日食其間，太陽、月亮與地球是在一直線上。這次的日全食首先在南太平洋登場，可觀測偏食的地區(qū)則跨越南美洲與靠南方的北美地區(qū)。上面這張影像的景物是由手持數(shù)字相機在上周五所拍攝的。美國 北卡羅萊那州 Holly山區(qū)在整日霏雨后，部分被食掉的太陽暫時地從滿天烏云中穿出。拍攝了一連串的影像后，這張最佳的日食照片是與另一張沒那么好但有飛機的照片數(shù)字合成而來。 【發(fā)生的次數(shù)】 以下是20世紀(1901-1999)發(fā)生全世界范圍內日食的次數(shù): 日偏食 78 日環(huán)食 73 日全食 71 混合食 6 總計 228 【觀看日食的知識】 期間，太陽不會發(fā)出任何特殊的射線。日食的觀測常常被曲解，太陽不會預知地球上日食的發(fā)生，不會發(fā)出其它的射線，因此日食時待在室外并無害處。但看日偏食時應該 凝視還是匆匆一瞥呢?日食時太陽光雖比平時弱很多，但如若直視，對眼睛還是有傷害，可 能損傷眼角膜。人們由于好奇心，會凝視或斜視太陽。當然，日偏食還是很刺眼的，如果你 看太陽久一點，沒等你反應過來你的眼角膜已經受損。日食時眼睛受損不是因為太陽的異常， 而是人們由于好奇而沒注意保護措施。無論日食發(fā)生與否，都不要用眼睛直視太陽; 不要用所謂的“墨鏡”; 不要用“太陽鏡”，甚至幾個疊放也不行;不要看太陽在鏡子或水面的像; 用14號焊接鏡看太陽; 用有特殊涂層的邁拉鏡觀看，這可以從著名的天文館或科學博物館獲得;構制一個孔式投射器。 【日食的故事】 對古代人而言，日食是十分可怕的。如果你能了解太陽對糧食耕種、日常生活的影響， 你就會關心天上的太陽為什么突然不見了。中國古代認為日食是因為一條龍吞掉了太陽，其 它的文明也認為這是不祥之兆，有許多“解決方法”:打鼓、朝天空射箭、拿物或人祭祀等。 據(jù)傳，曾經有一次致命的日食報告錯誤。這是說公元前二世紀的兩個中國天文家由于 一些原因沒報告日食。那時的中國帝王認為自己是天子，十分重視天象，認為那是上天給的 暗示，因此他請了一批天文家定期觀測天象。那時彗星和流星不能被預言，但日食是可以預 測的。兩位天文家沒有告訴帝王日食這一重大天象的發(fā)生，帝王盛怒，將兩人斬首示眾。那時的天文學家比現(xiàn)在危險得多。 附錄 【太陽的相關知識】 日珥 日珥是突出在日面邊緣外面的一種太陽活動現(xiàn)象。日珥出現(xiàn)時，大氣層的色球酷似燃燒著的草原，玫瑰紅色的舌狀氣體如烈火升騰，形狀千資百態(tài)，有的如浮云，有的似拱橋，有的像噴泉，有的酷似團團草叢，有的美如節(jié)日禮花，而整體看來它們的形狀恰似貼附在太陽邊緣的耳環(huán)，由此得名為“日珥”。 日珥的上升高度約幾萬公里，大的日珥可高于日面幾十萬公里，一般長約20萬公里，個別的可達150萬公里。日珥的亮度要比太陽光球層暗弱得多，所以平時不能用肉眼觀測到它，只有在日全食時才能直接看到。 日珥是非常奇特的太陽活動現(xiàn)象，其溫度在5000~8000K之間，大多數(shù)日珥物質升到一定高度后，慢慢地降落到日面上，但也有一些日珥物質漂浮在溫度高達200萬K的日冕低層，即不附落，也不瓦解，就像爐火熊熊的煉鋼爐內居然有一塊不化的冰一樣奇怪，而且，日珥物質的密度比日冕高出1000~10000倍，兩者居然能共存幾個月，實在令人費解。 日冕 太陽最外層的大氣稱為日冕。日冕延伸的范圍達到太陽直徑的幾倍到幾十倍。在太陽活動極大年，日冕接近圓形;在太陽寧靜年則呈橢圓形。 b]日冕中有大片不規(guī)則的暗黑區(qū)域，叫冕洞。冕洞是日冕中氣體密度較低的區(qū)域。冕洞分為三種:極區(qū)冕洞，孤立冕洞，延伸冕洞。太陽能以太陽風----物質粒子流的形式失去物質。冕洞是高速太陽風的重要源泉。 日冕物質拋射是發(fā)生在日冕的非常宏觀龐大的物質和磁場結構，它是大尺度致密等離子體的突然爆發(fā)現(xiàn)象。對地球影響最大的莫過于它。當太陽上有強烈爆發(fā)和日冕物質拋射時，太陽風攜帶著的強大等離子流可能到達地球極區(qū)。這時，地球兩極就出現(xiàn)極光。極光的形態(tài)千變萬化。太陽系內某些具有磁場的行星上也有極光。發(fā)生在日冕的耀斑叫X射線耀斑，它的波長只有1~8埃或更短。它直接引起地球電離層騷擾，從而影響地球短波通訊。 日浪 太陽光球層物質的一種拋射現(xiàn)象。通常發(fā)生在太陽黑子上空，具有很強的重復出現(xiàn)的本領，當一次沖浪沿上升的路徑下落后，又會觸發(fā)新的沖浪騰空而起，如此重復不斷，但其規(guī)模和高度則一次比一次小，直至消失。位于日面邊緣的沖浪表現(xiàn)為一個小而明亮的小丘，頂部以尖釘形狀向外急速增長。上升的高度各不相等，小沖浪只有區(qū)區(qū)幾百公里，大沖浪則可達5000公里，最大的竟達1~2萬公里。拋射的最大速度每秒可達100~200公里，要比最快的偵察機快100多倍。當它們到達最高點后，受太陽引力的影響，便開始下降，直至返回到太陽表面。人們從高分辯率的觀測資料中發(fā)現(xiàn)，沖浪是由非常小的一束纖維組成，每條纖維間相距很小，作為整體一起發(fā)亮，一起運動。 太陽活動預報 日地空間環(huán)境狀態(tài)的變化對現(xiàn)代生活、生產所依賴的現(xiàn)代尖端技術顯得越來越重要。前面已提到，X射線耀斑直接引起地球電離層騷擾，從而影響地球短波通訊。太陽質子事件會危及宇航員和宇宙飛行器上的傳感器及控制設備，對在高緯地區(qū)飛行的旅客和乘務人員也構成輻射威脅。另外有人統(tǒng)計，劇烈的太陽活動與地震、火山爆發(fā)、旱澇災害、心臟和神經系統(tǒng)疾病的發(fā)生及交通事故都有關系。 所以，太陽活動和日地物理預報是非常重要的。太陽活動預報分為長期、中期、短期預報和警報。日地空間環(huán)境作為系統(tǒng)的科學研究對象是在1957年人類進入太空開始的。50至70年代是探索階段，人們逐步認識到太空環(huán)境的重要性。在大量探測的基礎上建立了描述環(huán)境的靜態(tài)模式，對一些重大的航天活動做了安全性的預報。80年代以后，在需求的推動下，日地空間環(huán)境的研究得到迅速的發(fā)展。自1979年開始每隔四年一次的國際日地預報會議均如期舉行，規(guī)模逐次擴大。為了聯(lián)合和協(xié)調各主要國家的工作，成立了聯(lián)合的預報中心?？偛吭O在美國，有10個區(qū)域警報中心分布于全球。我們 北京區(qū)域警報中心是其中之一。進入90年代以后科學家們形象地稱之為“空間天氣”。 太陽活動周期 這一周期平均為22年，它包含兩個11年的太陽黑子周期，在每個周期中，太陽黑子的磁極極性相反，而其他各種日面現(xiàn)象的變化也象黑子一樣有兩次高潮和兩次低潮。這些日面現(xiàn)象包括日珥、耀斑和磁效應等的頻數(shù)起伏，磁效應則包括極光和對地球上無線電干擾的增強。太陽黑子的11年基本周期(有時也稱為太陽活動周)是施瓦貝于1843年宣布發(fā)現(xiàn)的。有人企圖把太陽活動周期同其他各種現(xiàn)象的變化聯(lián)系在一起，如太陽直徑的微小變化。甚至樹木年輪的變化都同太陽活動周期有關。 【最早的日食記錄】 公元前1217年5月26日，居住在我國河南省安陽的人們，正在從事著各種各樣的正?；顒?，可是一件驚人的事情發(fā)生了。人們仰望天空，之間光芒四射的太陽，突然產生了缺口，光色也暗淡下來。但是，在缺了很大一部分后，卻又開始復原了。這就是人類歷史上關于日食的最早記錄。它刻在一片甲骨文上。 我國古代對日食的觀察，保持了紀錄的連續(xù)性。例如在《春秋》這本編年史終究記載了有公元前770年-公元前476年的244年中的37次日食。從公元3世紀開始對于日食的記錄，更是一直延續(xù)到近代，長達一千六七百年之久。 【持續(xù)時間最長的日食】 日食(月亮界于太陽和地球之間)持續(xù)的最長時間為7分31秒。1955年發(fā)生在費城西部持續(xù)時間為7分8秒的日蝕是近年最長的一次。據(jù)預測，2186年大西洋中部地區(qū)將發(fā)生一次持續(xù)時間7分29秒的日蝕。1995年，泰國曼谷的一次日蝕中，一位母親和孩子被攝影照片，這次日蝕在該國某些地區(qū)為日全蝕。月蝕(月亮運行進入地球的阻影)持續(xù)的最長時間為1小時47分。2000年7月16日，在北美的西海岸人們看到這種景象。