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今天太阳被月亮挡住了一块儿,这就是日环食!

当日环食现象出现时,月亮会遮挡住太阳的核心部分,仅让太阳的外缘部分得以显露,在月亮的周围形成一个明显的“光环”或者环状轮廓。

图示:典型的“光环”形态

日食现象的发生,是由于新月阶段中,月球投射出其阴影到地球表面。

由于月球的阴影无法完全覆盖整个地球,因此其影响范围总是局限于特定的区域。由于地球和月球都在持续不断地运动中——地球围绕太阳公转的同时进行自转,而月球围绕地球公转——所以日食期间这个特定区域会随之发生变化。

日食仅能在阴影覆盖的区域被观测到,并且你距离阴影轨迹的中心点越近,所见的日环食效果将越加显著。

“annular(环食)”这一术语源自拉丁文中的“ANNULUS”,意指环状,通常用于描述日食最黑暗、最宽阔的时刻,尽管这一阶段可能持续不到一秒。即便仅在某个地点观测到这种典型的光环现象,整个事件也被称为一次日环食。

图示:日食发生时太阳、月球和地球的相对位置(非按实际比例绘制)

然而,在大多数地区和持续时间上,日环食的表现往往更像是不完整的日食。日全食以及罕见的混合型日食(在日食区域内可观察到从日偏食到日全食的过渡过程)亦是如此——在某些地点可见日环食达到最大程度时,而在其他地点则可能观测到日全食。

日环食的发生时机

日环食的出现必须满足以下条件:

1. 在新月期间(即阴历初一)

2. 同时,月球处于黄道与白道的交点附近,此时地球、月球、太阳三者近乎排列成一条直线。

3. 月球位于远地点——即月球距离地球最远的位置,因此太阳的外缘部分仍然可见,形成光环。

1.为何日食并非在每个新月都发生?

相对而言,日食是一种较为罕见的天文现象。对于任何一次日食,它必须发生在新月期附近,并且太阳和地球需精确地位于月球的两侧。通常情况下,从地球观测新月是不可见的。我们唯一能够观测到它的时机就是在日食期间,由太阳使其显现。

图示:接近地球公转轨道(黄道)与月球公转轨道(白道)的交点,黄白道交点是指月球轨道与地球运行黄道的交点。

2.靠近月球轨道交点

因此,为何不是在每次新月期的夜晚都会出现月食呢?这是因为产生月食的另一个条件是月球需靠近黄白道交点。

相对于地球绕太阳公转的轨道平面(黄道面),月球绕地球旋转的轨道平面(白道面)存在5°的倾角,而两个轨道平面的交点即为黄白道(面)交点。当太阳和月亮都接近月球交点,且能够与地球形成近乎完美的直线时,我们便经历了一个持续约34.5天的食季。在每次食季中,会出现两到三次日食或月食现象——其中至少有一次、最多两次为日食(但不在同一地区)。

3.月球距离地球较远

由于月球绕地球公转的轨道呈椭圆形而非圆形,每个阴历月份,地球与月球之间的距离都会发生变化。

我们之所以能在日环食的最外圈看到太阳炽热的边缘,是因为日环食发生时,月球位于距离地球最远的点(即远地点)附近,此时从地球观测,月球看起来比太阳小。

图示:月球的伪本影

月球的阴影

日食是由月球在地球上的投影所引起的。目前已知的新月可以在地球上形成三种投影:本影、半影和伪本影。

若要观测到日环食,你必须处于月球投射伪本影的位置。尽管环形路径的宽度有很大变化,但最大值可达约150千米。如果你正好位于环形路径的中心,你可以看到这个环的最大点如同一个完美的火圈。在环形路径的其他区域,月球并非正好位于太阳的中心——此时环的宽度将不均匀。

图示:A 本影区出现日全食。 B 伪本影区出现日环食。 C 半影区出现日偏食

如果你位于环形路径的边缘,你会看到一个不完整的火圈。此外,在某个时间段内,你可能会观察到一种名为“贝利珠”的现象:仿佛有微小的灯珠从月球的某一侧发出光芒。贝利珠的形成原理是太阳光能够从部分月面边缘的山脉缝隙中透射出来。

日环食的起始与结束

日环食包含五个不同阶段:

初亏-偏食开始:在太阳圆面的前方,月球的轮廓开始变得可见。太阳看起来仿佛被咬了一口。食既-全食或环食开始:“火环”出现。环食开始的几秒内,有时可以在月球轮廓的边缘观察到贝利珠,它们看起来像光珠。食甚:月球遮挡太阳圆面中心(部分偏食无法遮挡中心)。生光-环食开始消失:月球开始离开太阳圆面。在月球的前缘上可再次看到贝利珠。复圆-偏食结束:月球不再与太阳的圆面重叠。日食结束。持续时间

在日环食可见的地区,日环食可持续超过3小时。从开始到结束,整个日环食过程可能持续超过6小时,但不在同一地区。环,空中“火环”的可视时间在低于一秒到超过12分钟之间变动。

保护好你的眼睛!

切勿在没有正确的护眼措施(如日食眼镜)的情况下直视太阳,无论是被遮住的还是其他状态的太阳。太阳光会灼伤眼内的视网膜,造成永久性损伤甚至失明。

观看日食的正确方式是穿戴保护性日食眼镜或者使用针孔投影仪对日食进行图像投影。

日地距离

地球绕太阳运行的轨道也是椭圆形的,这意味着地球存在一个距离太阳最近的点(近日点)和一个距离太阳最远的点(远日点)。日地距离有时也会影响椭圆轨道的类型、确切的日食太阳面积以及地球上可见日食的区域大小。

相关知识阅读

2019年12月26日日食是一次日环食,将发生于2019年12月26日。在新月当天(即朔日),地球上观测到月球和太阳的角距离极小,此时如果月球恰好在月球交点附近,穿过太阳和地球之间,与地球、太阳接近成一直线,则会出现日食。月球穿过太阳和地球之间,但距离地球较远,本影未能接触地表,而使伪本影覆盖的区域内看到月球的角直径小于太阳,就形成日环食,同时在伪本影两侧数千公里的半影范围内形成日偏食。此次日环食将经过沙特阿拉伯、卡塔尔、阿联酋、阿曼、印度、斯里兰卡、印尼、马来西亚、新加坡、菲律宾、关岛、北马里亚纳群岛,日偏食则将覆盖非洲东部、亚洲大部分、大洋洲西部。

图示:2019年12月26日日环食路径图

日环食:当月球处于远地点时,月球的本影锥不能到达地球;到达地球的是由本影锥延长出的伪本影锥。此时月球的视直径略小于太阳。因此,这时太阳边缘的光球仍可见,形成一环绕在月球阴影周围的亮环。(在环食区之外,所见的食相是偏食)。最近一次日环食发生于2019年12月26日。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3.timeanddate-曜 柿原春茶 柒月未央、