日全食

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2019年7月2日 2020年12月14日
1999年8月11日法國日全食

日全食是四種日食中的其中一種,當太陽光球完全被月亮遮住,原本明亮的太陽圓盤被黑色的月球陰影遮蓋。然而,也只有在日全食發生時才可能用肉眼觀測到模糊的日冕。日全食只在月球位於近地點時發生,此時月球的本影錐長度較月地之間距離長,本影錐才能掃到地球表面[1]。由於太陽的實際體積比月球大很多,所以日全食通常只能在地球上一塊非常小的區域見到,因為月亮的本影對太陽來說只是一個小點(在全食區之外,所見的食相是偏食)。最近一次日全食發生於2019年7月2日,下一次的日全食將發生於2020年12月14日。日全食的特別之處,就是會出現鑽石環以及倍里珠

有時日全食會和日環食一同發生,這情況名為全環食。

根據天文學家的分析,一個地區要看一次日全食平均相隔約400年[2],另於1900年至2100年全球將會出現共139次的日全食[3]

日全食的階段编辑

日全食的全過程包括五大階段[4]

  1. 初虧:因月球自西向東繞地球公轉,當月球東沿相切於太陽西沿,日食正式開始,太陽開始出現虧損。
  2. 食既:月球繼續向東運行,當東沿相切於太陽東沿時,太陽完全被月球遮擋,光線完全被吞食,稱為食既。日全食開始。
  3. 食甚:當月球東移至中心與太陽中心重合的位置,日全食達到極點,稱為食甚。
  4. 生光:月球繼續東移,當西沿相切於太陽西沿,太陽即將露出,光芒即將重現,稱為生光。日全食結束。
  5. 復圆:生光後月球遮擋太陽越來越少,當月球西沿相切於太陽東沿,太陽圓盤形狀完全恢復,整個日食過程結束。

部份地區有時因日出或日落無法觀法觀看整個日食過程 (即日食沒結束),這些地方稱為日出帶食日落帶食

人類對日全食的關注编辑

由於日全食是一個十分難得一見的天文現象,故當日食發生時,日食帶的地區都會吸引很多人前來觀賞日全食,特別是天文愛好者,而日食帶的地區於日食期間酒店房間經常都會爆滿。

研究编辑

日全食(全環食包含在此)的研究價值遠高於其他幾種日食,因為這兩種日食能完全掩蓋光球的強光,观测日全食時,人们能直視色球層和日冕等太陽大氣,故观测日全食是天文学家研究太阳大氣的大好时机。[5][6]

日食的计算涉及到太阳和月亮运动的準確性,因此古代许多天文学家用它来验证自己的历法。1969年还有人利用公元2年以前的25次日食记录来计算地球自转速率的长期变化。另在日月食中也發現了沙羅周期以及默冬章

最後的日全食编辑

日全食現象並不是永久的,因為偶然情況下組合的軌道環境,才讓地球上得以看見日食,甚至可以說,今天人類在地球上熟習的日食型式看似是不易變動的天文現象,也只是暫時的現象(雖然是所謂的「暫時」,但對人類而言仍舊長達數億年,這裏指的是宇宙尺度的暫時)。在遙遠的古代,月球太靠近地球,以致只有如現今的日全食存在(沒有日環食)。而由於潮汐加速,月球環繞地球的軌道以每年增加3.8公分的速率遠離地球。估計在6億年之後,地球和月球的距離會增加23,500公里,達到40萬公里的軌道上,比現今約38萬公里的軌道略高,這意味著,即使月球在近地點,地球在遠日點,月球仍不能完全遮蓋掉太陽的盤面[7]。因此,將會因為月球離地球太遠而不再發生日全食。

一個複雜的因素使太陽在這段期間增加其大小,這樣更導致月球不能完全遮蔽太陽的盤面引發日全食。

影響编辑

當發生日全食的時候,食甚期間天色突然變黑,影響人類的生活。

日全食特別之處编辑

以下所介紹的日全食特別之處,均只在日全食(全環食包含在此)期間發生,並且只能在全食帶觀看。

倍里珠编辑

 
2016年3月印尼巴厘巴板的日全食,圖中左上方的亮點就是倍里珠

倍里珠出現於食既和生光的時間,是由於月球邊緣高低不平,遮擋部分陽光所引致[8][9][10],倍里珠是日全食中最珍貴的其中一幕,故這也是天文攝影愛好者在日全食期間最重要要攝影的地方。

鑽石環编辑

 
2009年7月日本喜界島的日全食,圖中可見到鑽石環

當圍繞着月球剪影的明亮圓環中只留下唯一的一顆倍里珠時,便會透射出如鑽石般的光芒,一般觀賞者都會稱之為鑽石環。[11]

日全食之最编辑

下表列出於1900年至2100年最長和最短的日全食。

最長 食甚持續時間 最短 食甚持續時間
1955年6月20日 7分8秒 1928年5月19日
2043年4月10日
少於0.5秒
資料來源:[12]

資料來源编辑

  1. ^ 日全食. 臺南市南瀛天文館. 
  2. ^ 香港太空館 - 星星問. [2010-01-26]. (原始内容存档于2010-02-06). 
  3. ^ 香港太空館 - 星星問. [2010-01-26]. (原始内容存档于2009-06-11). 
  4. ^ 详解日全食五大阶段. [2010-01-26]. (原始内容存档于2009-07-18). 
  5. ^ 王斌威. 天文奇景─日全食 (PDF). 科博館訊. 
  6. ^ 胡中为. 美妙天象:日全食. 上海科学技术出版社. 2008. ISBN 978-7532394456. 
  7. ^ Moon near Perigee, Earth near Aphelion. Fourmilab.ch. [2010-03-07]. 
  8. ^ Baily, Francis. On a remarkable phenomenon that occurs in total and annular eclipses of the sun. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol. 4, p.15. Bibcode:1836MNRAS...4...15B. 
  9. ^ Littmann, Mark; Willcox, Ken; Espenak, Fred. Totality - Eclipses of the Sun. Oxford University Press. 1999: 65–66. ISBN 0-19-513179-7. 
  10. ^ O. Staiger. The Experience of Totality. 
  11. ^ 陳文屏. 日全食的驚嘆. 大地地理雜誌. 1996. 
  12. ^ 香港天文台; 美國太空總署戈達德空間飛行中心. 日食. 2009-10-02 [2010-01-25]. (原始内容存档于2011-12-09). 

參看编辑