你看的日食和大佬看的日食，是同一個日食嗎？
2020-06-21 好奇心與狗今天，朋友圈、微信群裡到處都是日食的刷屏，有轉發日食原理的，有說經歷的，等等，我很樂意看到這樣的景象，說明咱們的科學信息在更廣泛的人群中傳播。不過，咱們普通人也許就是湊個熱鬧，看看這多年一遇的天文奇觀，然後茶餘飯後有個可以讓人唾沫橫飛的談資。
日環食
俗話說外行看熱鬧，內行看門道，這話用在日食的觀測上一點也不錯。普通來說，日食就是個自然現象，只是少見而已，也沒啥特別的，但是在科學家眼中，那可能就是期盼多年的實驗觀測機會。
大約100年前的一次日食，就是人類歷史上一次偉大的觀測，讓人類窺見了這個宇宙的一點點奧秘。
廣義相對論對水星近日點進動現象的解釋
故事要從1915年說起，愛因斯坦完成了他的廣義相對論，並在1916年發表。廣義相對論是對狹義相對論的擴充，區別在於狹義相對論是在一個靜止（或勻速運動）的參考系下的，廣義相對論則是在一個加速度下的參考系中。
廣義相對論把引力解釋為時空的彎曲，這在當時是一個近乎瘋狂的主張。但是他很好的解釋了水星近日點進動現象。
示意圖：太陽和地球的重力使得周圍的時空發生彎曲
這個水星近日點進動現象，是水星的近日點和實際觀測值的差異。早在1859年，天文學家勒維耶就發現水星近日點的觀測值比牛頓定律計算出的理論值每個世紀早38角秒。後來到1882年，紐康姆重新計算得到更精確的進動值是43角秒。
水星
這個角秒是一個角度單位，1度是60分，1分是60角秒。可見當時的觀測精度已經是非常之高了。
早期人們認為，可能存在別的行星，它的引力對水星的軌跡造成了擾動，導致了進動現象。但是多年以來一直沒有找到這個行星。
愛因斯坦完成廣義相對論後，很好得解釋了進動現象。水星的繞日運動，相當於處在一個由太陽造成的引力場中，這個引力會使得時空完全壓縮，所以水星每公轉一周都會發生進動。他通過廣義相對論公式計算，這個進動量是每百年43角秒，和紐康姆的結果正好相符。
日食中的星光實驗
但是，科學這件事，不是說能解釋過去的現象就好了，如果單單要解釋現象，那麼天狗吃太陽也能很好地解釋日食。
科學更重要的使命是預言未知的現象。
天狗吃太陽，無論如何也是沒法預言下次什麼時候會出現日食的，而現代天體運行理論，則可以精確地預言在6/21日在某時某地出現日環食。
廣義相對論則推論了一個驚天的預言！——在引力場中，光線會彎曲。本來光是沒有靜止質量的，那麼萬有引力公式對它是不起作用的，但是廣義相對論把引力看做時空彎曲，那麼在彎曲的時空中，光有什麼理由不彎曲呢？
那我們有辦法觀測到光線的偏折嗎？當然是有辦法的，但是需要一個對比。
我們想像一下，地球是圍繞太陽公轉的，如果引力場中光線不會彎曲，在遠處星星、太陽的連接線和延長線上和地球軌道的交點上，地球在AB兩個位置上兩次看到這個星星的位置應該是一樣的。那如果觀測到位置不一樣呢？是不是就說明了光線彎曲了？
示意圖：光線經過太陽附近發生偏折
可是，如果光線在引力場中彎曲了，那麼在B點觀測到的星星的位置在天球上的視位置就會發生變化。
1916年，愛因斯坦經過計算，這個視角的偏移大約是1.75角秒。
可是，在B位置地球處於白天怎麼能看到星星呢？這不是天方夜譚麼！
的確是這樣，但是有一個情形還真是能在大白天看到星星——那就是日全食。
所以當那個結論發表後，天文學家都在準備下一次日全食的觀測，去驗證這個驚世駭俗的語言。
1919年，他們終於等來了這個機會。英國皇家天文學會派出以愛丁頓為代表的兩支隊伍分別前往西非幾內亞灣和巴西進行觀測，拍攝了日食時太陽附近的星星，和半年前拍好的照片進行比對，得出的偏移量分別是1.61±0.40角秒和1.98±0.16角秒，和愛因斯坦預言的數值基本相符。
阿瑟·愛丁頓（Arthur Stanley Eddington，1882/12/28~1944/11/22）
這一下，近乎神話的廣義相對論終於被廣泛接受，愛因斯坦從此走上了神壇。
其實，歷史上對日食的觀測還有很多重磅的發現，比如氦元素的發現等等。
對於我們普通大眾來說，觀測日食的確沒有這麼重要的科學價值，但是當每個人都對自然現象產生濃厚的興趣，我相信我們的科學素養也會越來越好，那麼在大量的人群中，必然會有耀眼的科學明顯誕生，帶來驚世駭俗的新發現。
氦元素的發現就是通過日珥光譜發現的
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