解讀8月1日「日全食」背後的科學(圖)

2020-12-02 搜狐網

這次日全食的可見範圍將包括北極全部地區、俄羅斯、中國、加拿大等地

　　【搜狐科學消息】2008年8月1日人類將迎來一次全球性的日全食。這次日全食的可見範圍將包括北極全部地區、俄羅斯、中國、加拿大等地。遠東地區，北美的東北部，歐洲和亞洲大部分地區也可以看到這次神奇的天象。眾多的天文愛好者們為了觀察這一天空中的視覺奇觀，不遠萬裡、不辭辛苦等待這短短幾分鐘的日全食。但是對於人類來說，一次視覺盛宴只是感官的體會，在這個天文現象的背後，那些不為人所知的科學卻是實實在在的一種寶貴的財富。

也許很多人一輩子都沒看到過日全食，對於我們生活的這個地球來說，人的一輩子和地球45億年的歷史相比，你會覺得這個難得的時刻其實就是人類自己去探索歷史的一個機會。讓我們就來看看日全食背後的科學吧！

　　日全食如何產生

　　日全食發生時，月亮剛好移動到了太陽的前面。這時是正好是西方學說中的「新月」時間，是東方的農曆初一。此時太陽、地球、月球三者恰好或幾乎在同一條直線上（月球在太陽和地球之間），於是太陽到地球的光線便會部分或完全地被月球遮擋住，從而產生日食現象。由於太陽和月球在天空的軌道並不在同一個平面上，而是約有5°的交角，因此只有太陽和月球分別位於東方學說中的「黃道」和「白道」的兩個交點附近時，三者才有機會連成一條直線，產生日食。在西方，這種現象被稱為Umbra，（拉丁語為「綠蔭」 ）。

　　月球阻擋了太陽光，在地球上造成陰影，使某些地區不能接受到部分或全部陽光。至於觀測者看到太陽給遮蓋了多少，則要視乎他們身處的地方相對月球陰影的位置。如觀測者在半影區內（見示意圖），他們會看到日偏食，而身處本影區的人則會看到日全食。所以，8月1日的日全食對於很多地方來說只是一次日偏食，如果你不知道這一點，你會誤解為，日全食對於所有地球人來說都是一樣的，這也是為什麼天文學需要找到最佳的觀測位置來觀察日全食的原因。

　　罕見的歷史時刻

　　你知道嗎，也許在地球上如此大範圍的看到日全食將越來越少。這是因為月球在以每年1.6英寸（4釐米）的速度遠離地球。

　　科學家利用1969年美國太空人登月時放置在月球上的鏡子進行測量的結果表明，28年來地球與月球的距離增加了一米多，美法兩國科學家是利用精確的時間測量法來測量月地之間距離變化的，這種方法使雷射脈衝投射到鏡面上然後又反射回地面上的探測器，一個來回約為2.5秒鐘，不斷測量來回所用時間的變化，就可得知月地距離的變化。多次測量表明，地球與月球之間的距離由於地球表面上潮汐的磨擦作用每年增加將近4釐米。

　　與此同時，原本並非非常罕見的日全食也變得越來越難觀察到。現在每年至少有兩次左右的大範圍的日偏食，一年中最多會有5次，全世界大概每18個月看到一次日全食。而此次日全食，則是非常難得一見的。觀察範圍之廣，影響之大，可以說是罕見。但是對於不斷遠離的月亮，這種時刻也許會變的越來越少。

　　安全的觀察

　　太陽觀察是十分危險的，因為太陽不只放射出強烈的可見光，也放射出紅外線與紫外光。紫外光不但可以曬傷皮膚，它也會對眼睛的視網膜迅速造成傷害。人類的眼睛只要直接觀看太陽幾秒，就可以造成永久傷害，甚至眼盲。如果透過沒有適當減光設備的望遠鏡觀察太陽，後果更不堪設想。日偏食及日環食就絕不能在沒有採取特安全範措施觀看。甚至當在日全食的偏食階段，太陽的表面被遮掩了99% 時，剩下新月形的光球層，它也可以對眼睛造成傷害。不要試圖用肉眼觀察任何日偏食或環食階段的太陽。而X光膠片(有圖像的)、用煙燻黑的玻璃片、太陽眼鏡、一盤墨水、攝影用的中密度濾光鏡及偏光鏡，也是不安全。

　　其實日偏食、日環食和日全食的偏食階段所需要用的設備，技術和防範與一般太陽觀察相同。最安全的最廉價是採用投影法。

　　投影法是把太陽的影像投射至白色紙板上。最簡單的是用二塊硬紙板做一個投影器。在其中一塊硬紙板鑽出一個小孔，並在另一塊硬紙板上貼上一張白色紙。將兩塊紙板舉向天空，有孔的一塊放在前面及對準太陽，使太陽光通過小孔投射在白紙上。一旦儀器中心對準太陽，調教焦點直到硬紙板上的投射影像看超來清晰。太陽影像的大小可以藉由移動硬紙板來改變。假如影像太小，就要將屏幕移離接目鏡；如果影像太大或太暗，則要移近與接目鏡的距離。為加強太陽影像的反差，可以先裁剪出一塊硬紙板並置於鏡筒前端使其緊密接合，藉遮擋著前面的太陽光來改善影像。

　　除此之外，燒焊工人使用的14號鏡片，也可以用來安全觀看太陽。二至三層完全曝光，而且衝洗過的傳統黑白負片亦能夠使用。因為在全黑負片裡的銀，能使太陽的強烈輻射轉向。不過要留意的是，目前有一種所謂「無銀」的黑白負片，如 Ilford XP-2，這種黑白負片和彩色負片一樣，拿來作太陽濾光鏡並不安全。

　　還有，千萬不要使用裝置在望遠鏡目鏡內的太陽濾鏡，由於目鏡的位置正是太陽光最集中的一點，觀察太陽時，裝置在目鏡內的太陽濾鏡，可能因受熱過度而破裂，對觀察者的眼睛造成永久損害。最後，不要替你的望遠鏡裝上非為望遠鏡特別設計的濾光鏡，這樣會傷害你寶貴的眼睛。（尚力）

(責任編輯：趙裡鵬)

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