本月，一場罕見的「火圈」日食現象將於出現在非洲，中東以及亞洲地區
你曾經見過日環食現象嗎？在2020年6月21日，周日這一天，由於月球會短暫地遮擋住大部分太陽的光，因此站在橫跨非洲，中東以及亞洲的環狀狹窄道路下的人們將有機會觀看到這場所謂的「火圈」日食現象。
日食現象並不是特別的罕見，比如最近的一次日食現象就出現在2019年的節禮日這一天。但是，本次六月份將出現的日環食現象還是相當特別的。
日冕就是太陽溫度較高的大氣最外層，一般來說，這種現象的就是由於太陽光碟的亮度被遮住而產生的。
當月亮恰好穿過太陽光環時，日冕就開始發光，人們在日全食期間可偶爾通過肉眼觀察到這種現象。可以說，這是天文學上最獨一無二的現象，也是最壯觀的自然景象之一。
在全食期間，還有可能看到太陽的色球層即太陽內部的紅色氣層，以及「貝利珠」現象，也就是陽光的亮斑照耀著月亮的凹陷處產生的一種現象。
以上的這些只適用於常見的日全食現象。然而，本次六月份的日環食現象卻與眾不同，因為這是天文幾何學上一種奇事，即它除了給我們提供了一個統一的視角去觀看圍繞在月球表面的光環外，我們對此一無所知。
日食現象與全食現象很相似，一些全食現象的特徵是有可能觀察到的，包括「貝利珠」現象。
如何在線觀測日環食？
整個日食過程屆時將在天文在線進行直播。
天文學家們是如何知道交食在什麼時候發生？
目前，天文學家們已經能夠將一個交食的時間和地點精確到毫秒以內。
據以交食預測聞名的NASA科學家Espenak介紹，「你只需要有一個星曆表，一段電腦程式就可以預測到太陽和月亮相對於地球的精確位置。」他目前還是天文在線網站的運營者。
這就意味著你需要知道所有三個天體在三個維度上的位置。「然後你就可以預測到月影位置，因為它總是指向遠離太陽的方向。」
接著利用球面三角學來計算出月影在3D空間中的位置、去向、何時與地表相交以及如何在整個表面上移動。
「這些工作都可以通過程序計算出來。然而有關交食計算的工作早在幾百年前就有人已經完成。」Espenak說。
「那個時候的天文學家都是利用對數和三角函數表來進行手工計算的，因此單單對一個位置計算計時就需要消耗掉大量時間。」現在通過使用正確的軟體，整個過程往往只需花費零點幾秒。
6月21日日環食的軌跡。橙色線代表環食帶，從那裡可以觀測到一個火環，此外，隨著你從這條線向北或向南移動，可以觀測到的交食的百分比也逐漸減小。圖源: Paul Wootton.
為何6月21日的日環食如此特別呢？
Michael Zeiler解釋道：「這次的日環食幾乎就是日全食，因為月球遮住了太陽99.5%的視直徑」。Michael Zeiler是一名日食現象的追蹤者及拍攝者，他還運營著一個叫天文在線的網站。
「這次日環食的特別之處在於，它的持續時間雖然短暫，但我們既能觀測到『貝利珠』四射的精光，又能領略太陽色球的恢弘氣象。月球上的山川峽谷與薄若蟬翼的日環之間的相對運動，會是太陽濾光鏡中一道靚麗風景」。
在一名觀測者看來，那就是日全食與日環食的主要區別；前者能讓你在「食甚」階段無需濾光鏡的保護，而後者則不能。
「六月火環」非常特別，許多日食追蹤者早早地規劃好了觀測線路。雖然新冠疫情帶來了不確定因素，但就在筆者碼字這會，也仍然有人在追逐之路上義無反顧。
納木錯，世界上海拔最高的鹹水湖，點綴在距海平面4718米的高原上。（圖片提供者：YAHUI HUANG/Getty Images）
Tyler Nordgren，藝術家，天文學家，夜空大使，同時也是《太陽 月球 地球》的作者，在他的率領之下，一次神奇的探索之旅正在行進。
他說：「我很期待看到『貝利珠』以及其他的一些『邊緣效應』，比如薄得難以置信的日環，但我不知道會看到什麼，因為我從來沒有在這種海拔高度觀測過日環食」。
Nordgren的日食追逐者小隊計劃在納木錯附近展開觀測，這個小湖泊就在拉薩北邊，位於4718米的高海拔地區。
「西藏令人印象深刻，因為日食發生時間接近正午，所以這次日環食就在我們頭頂正上方，我們的視線穿過的大氣層是最稀薄的」。
西藏從新月出現時產生日全食，它是地球上其中一個最黑的地方，這使得它成為完美的天體觀察點。
「這應該是我們在世界上任何角落經歷過的最黑暗的夜晚之一。」 諾戈倫如是說，觀察群體們在外露營期待日食的到來。
「我非常期待在那個緯度上觀看夏季的銀河」
諾戈倫和他的團隊將會觀測到一個極短的只有23s的日環食。為什麼會如此短暫？這與月球繞地球的橢圓軌道有關。
「它距離地球時遠時近，大約10%的差異是在月亮在日全食時即將完全遮住太陽和遠離太陽極近，以至於太小而不能遮住太陽。--應該是一個完美的結合」諾戈倫說。
太陽的光圈並不是被月亮所遮蔽住，並且在任何距離的完美結合的條件下仍然可見。在這次日食發生時，結合發生在當月亮幾乎遮蓋住了太陽，所以我們可以看見極其淺的光圈
一次發生在西班牙維戈，2005年十月三日的日環食。--圖片來源MIGUEL RIOPA/AFP via Getty Images。
由於光圈非常淺，完美結合的時間又非常短。
「這就是為什麼這次日食如此有趣，因為月亮陰影的邊緣剛好擦過太陽的邊緣。」諾戈倫說。
儘管這次日食在科學上很罕見，諾戈倫將在沒有光學設備的情況下而只佩戴日食眼鏡觀看。
「我不希望通過照相機或是望遠鏡來觀看日食，因為這是一次全球性的體驗。」他說，並且補充到，天空的光芒包圍著地平線 （肉眼看也是安全的）以及周圍景觀的色調變化，就像研究「火山」一樣有影響力
「以我個人經驗，以180°角觀測天空，這次日食會讓人更加動人心魄。「儘管西藏因其能看到非常纖薄的環帶而受到觀測者青睞，但這絕不是唯一的黃金觀測點。火環日食在剛果共和國和剛果民主共和國境內於日出時可見，緊接著這次空中奇觀會出現在南蘇丹，衣索比亞，厄利垂亞，葉門，阿曼，巴基斯坦，印度，中國，最後在關島以南的太平洋落下帷幕。與此同時，整個非洲和亞洲大部分地區都可以觀測到日偏食的景象。
「許多日食愛好者會前往阿曼的古賴亞特（Quriyat），因為那裡大概率天氣晴朗還有通過馬斯喀特的便捷通道」 齊勒說道。而另一個可組織的日食黃金觀測點在埃塞俄比的亞拉利貝拉，這個以拉利貝拉巖石教堂而聞名的地方主要適合那些對宜居環境意興闌珊的旅人。然而，一次嚴謹的日食朝聖並不僅僅是一場天文旅行。對於日全食而言，觀察者傾向於前往整體路徑的中心，以最大化日食觀測的整體持續時間。對於日食遠徵者來說，事情並沒有那麼簡單。齊勒表示：「對日環食，尤其是短日食來說，有經驗的日食朝聖者會選擇一個位於北或南邊界線附近的位置，以便觀測到轉瞬即逝的非常寶貴的環食態。」通過選擇這樣的位置，日食朝聖者將可以欣賞到月盤上最後一縷陽光的壯麗景色。
銀河在西藏的天空上延伸
圖片來源：李一鳴/ 蓋蒂圖片社
使用適當的攝影器材，將有可能捕捉到太陽色球的廣闊視野，甚至日冕的跡象，但操作需要格外細緻。「這次日食非常短暫，觀察者需要攜帶專用望遠鏡和長鏡頭來記錄這次短日食的壯觀演變。」齊勒說道。對於是否會有人旅行去看看超薄的火環我們無從得知，但是到了6月，一大塊星體暗影將通過日食觀測眼鏡被觀測到。這絕對是一個應該得到重視巨大的事件，下次的日環食將於2021年6月10日發生在加拿大，格陵蘭和俄羅斯的偏遠地區。
如果您喜歡方便舒適的旅行，那麼在成為日食朝聖者之前請三思而行。
相關知識
當地球的一部分被月球完全或部分阻擋太陽光時所產生的陰影遮掩時，就會產生日食，此時的太陽、月亮和地球會對齊成一條直線。當三者對齊的同時又恰逢新月 (朔望)，表明此時月球最接近黃道面。在日全食中，日面被月球整個覆蓋住；在偏食和環食中，只有一部分太陽被遮住。
作者：Jamie Carter
FY：Astronomical volunteer team
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