就在這個周日!日食又要來啦!

2021-01-20 北京市海澱區第二實驗小學

什麼是日食?


日食(solar eclipse)是月球運動到太陽和地球中間,且三者正好處在一條直線時,月球恰好擋住太陽射向地球的光,月影落到地球上形成的一種神奇的天文現象。由於日食發生時具有相當強的震撼力,因此非常受到大家的關注和喜愛。

由於太陽比月球寬400倍,同時離地球也遠400倍。因此月球落在地球表面的陰影寬度有可能正好遮住整個太陽形成日全食,也有可能正好比太陽小一點形成日環食。這是整個太陽系中絕無僅有的偉大巧合!

日食分幾種?

因為地球繞太陽、月亮繞地球的軌道都是橢圓,所以在地球上看起來月亮有時比太陽稍大,有時比太陽稍小,所以太陽光被月球遮蔽形成的影子可分成本影(A)、偽本影(B)和半影(C)。觀測者處於本影範圍內可看到日全食;在偽本影範圍內可看到日環食;而在半影範圍內只能看到日偏食。

日全食和日環食的原理


日全食時,月亮看起來比太陽稍大,太陽全部被月亮「吃掉」(擋住),天空瞬間黑了下來,星星出現,形成了最為壯麗的「黑日」景象;

 

日環食時,月亮距離地球稍遠,看起來比太陽小一些,只能擋住太陽的中心部分,形成一個光環,這時雖然太陽亮度也會下降,但天空總體還是非常明亮的,不足以憑肉眼看到大多數亮星(但有可能會看到金星)。

 

而更多的時候,太陽只被月亮「吃下」(擋住)一小塊,這便是日偏食。

日食的種類


另外,還有一種極為罕見的日食,日全食和日環食這兩種現象同時出現,這種日食叫日全環食,也被稱作混合食、「第四類日食」。日全環食發生時,月亮與地球表面的距離和月亮本影的長度非常接近,在日食帶的部分地區可以看到日全食,另一些地區則可以看到日環食。當然,對於一個具體的地點來說,在一次日全環食過程中是不會同時看到日全食和日環食的。

日全環食的原理


日食的過程

日偏食:只包括3個階段:

①初虧,標誌著日偏食階段開始;

②食甚,此時月亮中心與太陽中心最為接近;

③復圓,太陽恢復圓形,日偏食結束。



日全食:全過程包括5個階段:

①初虧,標誌著日偏食階段開始;

②食既:標誌著日全食階段開始

③食甚,此時月亮中心與太陽中心最為接近;

④生光:標誌著日全食階段結束

⑤復圓,太陽恢復圓形,日偏食結束。

日環食:也包括5個階段:

①初虧,標誌著日偏食階段開始;

②環食始:標誌著日環食階段開始

③食甚,此時月亮中心與太陽中心最為接近;

④環食終:標誌著日環食階段結束

⑤復圓,太陽恢復圓形,日偏食結束。


食分的概念

食分是月亮侵蝕太陽的比例的一個指標,食分越大太陽被遮去的面積越大,日全食發生時食分≥1,今年的日環食在廈門鼓浪嶼可見的食分達到了0.994,因此非常地接近日全食,屆時我們可以看到一輪非常細的鑽石環。

 

日食帶是什麼?

日食帶就是月球的影子在地球上掃過的一個細長的區域。

如中國這次日環食,會有一個環食帶。環食帶從我國的西藏進入,從臺灣省繼續向東。

月球影子的動畫


西藏部分

四川部分

貴陽和湖南部分

江西、福建和臺灣部分


在北京看日食

我們可以通過網絡、電視直播看到金邊環食;在北京可以直接看到日偏食。如果當天北京的天氣還不錯,太陽沒有被雲彩遮攔,就可以觀測。

北京日偏食動畫

■ 初虧:14:35

■ 食甚:15:51

■ 復原:16:58

■ 食分:0.57


觀測日食的正確方法

日食,尤其是日全食和日環食是非常震撼的天文現象,而且還很接地氣,人人都有機會參與觀測。雖然日食幾乎年年有,但對於局部區域的人而言,卻也難得一見。比如,下一次中國境內上演中心食(日全食/日環食),要再等10年。再者,天氣也是一大不確定因素。

 

直視太陽是一件十分危險的事情!1%的太陽面積所發出的光比電焊發出的光的亮度還要強!如果直接注視太陽時間稍微過長,會導致視網膜黃斑被燒傷,且永遠無法復原,嚴重者甚至會造成永久失明!


太陽非常刺眼,縱然環食階段也是如此,無論採用什麼觀測方法都需要特別注意減光,否則,輕則視力損傷,重則永久失明。下面介紹幾種常用的日食觀測工具和方法:

1、巴德膜:

既可減弱陽光而保護眼睛和光學設備,又可使太陽圖像清晰不變色。可用肉眼直接透過巴德膜觀看太陽,也可將巴德膜套在光學設備的最前端。注意應選擇密度5.0的巴德膜,使用前務必檢查有無破損。

巴德膜

相機前面銀白色的濾光片就是巴德膜

2、日食眼鏡:

日食眼鏡是觀看日食,保護人眼安全的專業觀測工具。現在網上購買還是很方便的。

日食眼鏡

3、投影法:

用望遠鏡進行投影,間接地觀測太陽。

4、倒影法:

專業設備,沒有特別準備的,可以用端出一盆水,用倒影觀測。

5、小孔成像:

找一個樹蔭,或在紙上紮上針眼,利用小孔成像原理觀看日食,也是非常有趣。


請注意,不管你用多麼專業的設備,肉眼觀測時間都不宜過長!

最後再次提醒:

千萬不要用肉眼直接看太陽!

千萬不要用肉眼直接看太陽!!

千萬不要用肉眼直接看太陽!!!




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