一場十年以來最佳的「金邊」日環食超級天象於2020年6月21日13時10分至17時30分天宇上演,覆蓋中國全境,這將是2020年最短也是最驚豔的一次日環食。
6月21日的這次日環食,月球遮擋太陽的區域很大,幾乎把整個太陽遮擋住,只留下周圍很小的一圈日光可以透過,所以看到的環要纖細許多,就被冠以了「金邊日食」的名稱。
雖然是最美「金邊日環食」,但大多數人看到的,更可能是日偏食。
當日食發生時,隨著三個天體之間的相互運動,月球影子在地球上也會自西向東掃過一片區域。地球上能夠處於月球偽本影區的地方,就是我們所謂的環食帶,位於環食帶的人們便可以在特定的時間看到短暫的日環食。
對於這次的日環食,環食帶從我國西部西藏地區開始,寬度只有20公裡左右,往東經過四川、貴州、湖南、江西、福建和臺灣等地時,寬度也不會超過50公裡。
6月21日,在這個地圖上深紅色飄帶區域的人,將有幸觀察到日環食(不被雲遮擋的話)。而在這條紅色飄帶南北兩側上千公裡的範圍內,則可以觀察到不同程度的日偏食,如下圖。
中國東部和中部地區的同學,如果錯過今年6月21日,則要等到2030年6月1日才能再看到一次日偏食。而日環食或日全食則平均要過幾百年才會在同一個地方再次出現。
但你知道嗎,很多常見的日食觀測方法其實是非常危險的。因觀察日食而視覺受損多發生在兒童和青少年身上,本文旨在及時幫助大家做好準備,清晰又安全地觀測6月21日即將發生的日食。
正確觀測日環食的方法:
過濾法
正規的太陽觀測過濾膜或觀測鏡表面上看起來跟黑灰色鋁箔紙一樣不透明,它們實際上能夠過濾掉超過99.999%的可見光和紫外線,以及超過99.99%的紅外線,也就是透射率不到萬分之一或者十萬分之一。它們的價錢也並不昂貴,在美國有些幾美元就能買到。
我們上小學的時候,學校讓我們帶一塊塗了墨的玻璃(或者煙燻過的玻璃)去觀察日食,這也只是聊勝於無的保護,並不安全,更不能長時間使用。而偏振濾光鏡(比如多數3D電影眼鏡)透光率是百分之五十,如果在同樣方向疊加使用,無論加多少層都沒有更好的遮光效果。
一般最常用的日食觀測工具是貼有巴德膜的日食眼鏡。巴德膜是德國Baader Planetarium公司發明的一種鍍了金屬的樹脂膜,看起來有點像我們廚房裡用的鋁箔紙,特殊的材料可以將太陽光消減十萬倍,能夠較好的滿足觀測太陽時的安全性,但同樣建議每隔幾分鐘就休息一下眼睛。
成像法(小孔成像法)
如果沒有專業的太陽濾鏡或者濾膜怎麼辦呢?另一個觀察太陽的方法是成像法。
但注意,不可以裸眼觀察水面或鏡面給太陽成的鏡像(虛像)。用墨水或油反光是我國古人用過的方法。現在報紙和網絡上還有人推薦利用一盆加了墨的水來觀測日食,這也非常危險。儘管加了墨,水表面對陽光的反射也高於安全劑量幾個數量級,一定不要直接用裸眼接收能形成鏡面反射的表面(水面、玻璃、金屬等)對太陽的反光。
這裡說的成像法是指:製造光路讓太陽能成一個實像,把實像投影在幕布(或地面牆面)上,再進行觀看——眼睛接收到的是幕布對實像漫反射的光線,這樣才是安全的。
我們都知道小孔成像的原理,光線穿過小孔投射在幕布上形成與光源180度旋轉對稱的實像。小孔越小,成像邊界越清晰(可是像也越暗)。幕布四周越暗,光源越亮,對比度越強,效果越好。幕布離小孔越遠,成像越大。
各種簡易成像法觀察日食
小孔成像原理初中物理就學過。我們可以拿針在硬紙板上扎孔,組成各種圖案或者文字,放在陽光下,將倒立的日食影像投影到地面、人的身上等位置。其實身邊還有很多現成的小孔可供選擇,譬如樹葉之間的縫隙就是自然的小孔,雙手較差指縫之間的縫隙同樣可行,而家中的漏勺、蒸鍋篦子也可以拿出來嘗試,在陽光下烹飪出一個個可愛的「日牙餅」。