出品：科普中國
製作：左文文（中國科學院上海天文臺）
監製：中國科學院計算機網絡信息中心
今天你那裡出太陽了嗎？如果出了的話，說不定可以看到日食哦!
12月26日，日環食天象即將上演，不過此次環食帶不會經過我國境內，所以我國部分地區能觀測到日偏食。
沒在表裡的小夥伴也別傷心，明年6月21日就能在中國境內欣賞少見的日環食了。
快跟小編複習一下科學看日食的姿勢吧，文末有直播連結哦。
四種日食，你看過幾種？
當月球運動到地球和太陽之間時，如果三者正好處於一條直線，月球會擋住太陽照射到地球上的光，在月球背著太陽的方向會出現陰影，稱作月影。在月影掃過地球上的區域看到的太陽被月球所遮擋，這種現象稱作日食。
月影分為本影、半影和偽本影。本影（umbra）指沒有受到太陽光直射的地方，在空間上其實是個圓錐形，故稱作本影錐。半影（penumbra）指只受到部分太陽光直射的區域。而偽本影指本影錐匯聚一點後繼續延伸所得到的椎體。
根據觀測者位於月影的具體位置，觀測者看到的日食主要分為四類，即日偏食、日全食、日環食和全環食。
日偏食：當地球上的觀測者處在月球的半影區中，看到的是日偏食，太陽一部分被月球遮擋。日偏食發生在非極區時，通常在地球的某些區域能看到其它食相，如日全食或日環食或日全環食。就像今天，中國多地能看到日偏食，而在沙烏地阿拉伯的部分地區就能看到日環食。
日全食：太陽平均直徑是月球直徑的約400倍，日地平均距離是月地平均距離的約400倍，因此在地球軌道上，月球本影的尺寸可以剛好遮住整個太陽，就發生了日全食。這種情況通常發生在月球處於近地點時，從而月球的本影才能掃過地球表面。當觀測者處於月球本影範圍內，便能看到日全食；而處於半影範圍的觀測者會看到日偏食。
日環食：當月球處於遠地點時，月球的本影錐不能到達地球，月球本影錐延長所形成的偽本影錐掃過地球的部分區域。此時，月球看起來的大小比太陽看起來的尺寸小，因此從處於偽本影區的地方看太陽，能看到一個中心被遮擋、周圍發光的光環，即日環食。
全環食：除了日全食和日環食之外，還有一種非常巧合情況下發生的日食——全環食。當月地距離剛好是日地距離的約1/400時，月球的本影錐頂點剛好能接觸地球，而在全食帶兩端是偽本影。隨著地月的相對移動，處於本影錐頂點附近的區域會先後看到日環食、日全食和日環食，故稱作看到全環食。
△半影、日偏食（partial eclipse）、偽本影（antumbra）、日環食（annular eclipse）的示意圖，圖片來源：timeanddate.com
日食五步走，不過偏食只能看到三步
日食過程分為初虧、食既、食甚、生光和復圓。
初虧指月球東邊緣剛和太陽西邊緣相「接觸」（外切）時，是日食的開始。食既，指月球東邊緣剛和太陽西邊緣相內切時，是日全食或日環食的開始。食甚，指月球中心距離太陽中心距離最近的時刻。生光，指月球西邊緣與太陽東邊緣相內切時，是日全食或日環食的結束。復原，指月球西邊緣和太陽東邊緣相外切時，是日食的結束。
日全食過程中，同一個地區能看到從初虧到復原的時長能持續幾個小時，而最精彩的部分是從食既到生光，持續時間從幾秒鐘到7.5分鐘不等。21世紀最長的一次日全食中，這部分階段時長為6分39分，發生在2009年7月22日。
與之對比的是，月全食最長可持續3小時40分鐘。為什麼有這麼大的差別呢？視覺上，日全食持續的時間取決於月影和日面的相對大小，而月全食持續的時間取決於地影和月面的相對大小。發生日全食時，月影從剛接觸日面到完全離開日面所需時間不長，是因為我們看到的月影大小和日面大小相差不大。而發生月全食時，地影相對月面較大，從而在相當長的時間裡，月面籠罩在地影的「侵蝕」中。
日環食過程中，同一個地區能看到從初虧到復原的時長能持續約3個小時，而能看到從食既到生光的時長從1秒鐘到12分鐘以上不等。
而對於日偏食過程，只能看到初虧、食甚和復圓三個過程，同一個地區能看到從初虧到復原的時長能持續幾個小時。12月26日，北京地區看到的日偏食天象從初虧到復原，持續時間1小時45分鐘；上海地區看到的日偏食天象從初虧到復原，持續時間2小時25分鐘。
這次日食，你能看到什麼？
如果你處在環食帶中心線上，則能看到月亮與太陽同心、也即能看到等寬的同心圓環。如果你僅在環食帶內而沒在中心線上，看到的是偏心圓環。如果你處在環食帶以外、日食帶以內區域，看到的則是日偏食。
日環食地區：
簡單地說，就是太陽被一點一點「吃」掉，成了一個亮環，接著又被一點一點「吐」出來的過程。
如果當天陽光燦爛，能看到太陽突然間被一個黑影遮擋住，黑影不斷在擴大，感覺黑夜要來了。當太陽只剩下一個小月牙形時，天色暗淡，一直持續至太陽完全被黑影遮住。暗淡是暫時的，慢慢地月影向東移出，太陽慢慢露出光芒，直至恢復日食之前的樣子。
日偏食地區：
日偏食能看到什麼，取決於食分是多少。食分指日面直徑的被遮擋部分與太陽直徑的比值，食分等於0.5表示日面直徑被遮擋了一半。如果食分過低，難以肉眼看出太陽的大小和視亮度在發生變化。只有食分較大時，才能肉眼看出變化。
為啥新月月月有，但日食卻不常有？
不難發現，日食對應的月相是新月。新月月月有，但日食卻不常有。地球上每年都會至少出現2次日食(日偏食、日環食或日全食)。每年最多出現的日食次數是5次。在過去的5000年中，只有25年中有5次日食。
為什麼日食不常有呢？因為日食的發生要求太陽、月球和地球三者處在同一條直線上。假想一個以地球球心為中心、半徑無限大的球，稱作天球，所有的天體都位於天球面上。月球在天球上移動的軌道面（白道）和太陽在天球上移動的軌道面（黃道）並不在同一個面上，而是存在約5度的夾角。發生日食需要滿足一個苛刻的條件：月球和太陽均處在白道和黃道的交點附近。
此外，發生日食，並不意味著你就能看到日食，因為能看到日食的區域是有限的，沒有處於日食帶的區域是無緣觀看那次日食的。對於同一地點來說，出現日全食的機率大概為每300到400年出現一次。
上一次在中國境內能看到的日全食要追溯到2009年7月22日，下一次是十六年後的2035年9月2日。對於日環食，在中國境內能看到的上一次日環食是2012年5月21日，下一次是2020年6月21日，如果錯過下一次，就要等到2030年6月1日。
還有一個小知識值得和大家分享，通常一次日食發生之前或之後約兩周有另一次月食的發生。就拿這次日環食來說，兩周之後，1月10日會發生半影月食現象，當然半影月食發生時，月球亮度變化不明顯，很難肉眼察覺出來。
科學家看日食是看什麼？
對於大眾來說，日食是值得欣賞的天象。但是對於天文學家來說，日食，特別是日全食的科學觀測價值很大。
由於月球的遮擋，使得原本難以觀察的太陽外層——日冕層得以露出真面目，對於太陽研究有著重要的意義。日全食階段，我們可以看到平時難得一見的水星，是尋找水星軌道以內的小行星的好機會。
日全食還提供了良機去驗證廣義相對論的預言之一——光線在巨大的引力場中彎曲。1919年的日全食觀測就是一個成功案例。愛丁頓爵士和他的助手拍攝了日全食期間太陽附近的恆星，與非日全食階段拍攝的同一天區的恆星位置對比，從而測定出太陽引力造成的星光的偏折。觀測所得到的星光偏折角度與廣義相對論預言出的光線偏折角度更加接近，成為首個支持廣義相對論的觀測證據。
△上圖示意了日全食階段太陽附近的恆星位置；中圖示意了非日全食階段同一天區的恆星位置；下圖示意了由於太陽的引力所造成的星光彎曲。圖片來源：NASA
上述所說的科學價值，大部分是從可見光波段考慮。在可見光波段，日全食的科學價值高，日偏食、日環食要略遜一籌。但就射電波段的觀測來說，日偏食、日環食同樣具有科學價值，可以獲得色球和日冕大氣各層次和射電局部源的重要信息。
實際上，中國射電天文學的發展和日環食的觀測還有一段美妙的淵源。
1958年中蘇聯合海南島日環食觀測為射電天文學這門新興學科在中國的發展提供了一個契機。那次觀測旨在研究太陽的射電輻射，由蘇聯主導，中國方面組織和培訓了一批科研人員協助蘇聯進行觀測。
雖然在基礎知識背景方面不足，但蘇聯射電天文學家的講座促進了中方人員開展射電天文的積極性，後續還開展了射電天文訓練班，為射電天文研究人員打下了必要的理論基礎。而且，中國的科研人員通過借用蘇聯的射電望遠鏡進行熟悉和解剖，研究從蘇聯借來的圖紙，慢慢也掌握了設備製造的相關技術和原理。
我們更希望大家能走出家門，實地安全欣賞日食。雖然日食是太陽部分或全部被遮擋，光的強度有所下降，但仍然刺眼，直接觀察會對眼睛造成傷害。目視觀測時，需要佩戴正確的日食觀察眼鏡；如果用相機拍攝，需要在鏡頭前安裝上濾光片；如果使用望遠鏡觀測，需要在望遠鏡鏡頭前安裝好類似巴德膜此類的減光配件。