【天文物理】这次即将来临的日全食，到底是多么的可贵？

在下个月的21号，人们将会迎来一场十分珍贵的日全食景象，但限于日全食出现的时间，只有美国的中部14个州可以观看到这一次的天文盛况，北美和欧洲的其它地区只能观看到日偏食。 

图丨这次日全食的观测情况

但之所以要对这次的日全食着重一提，主要是因为接下来出现的三次日全食（2019年、2020年和2021年）基本上只能从北极圈、南极圈或南太平洋等常人难以到达的地区才能观看得到。中国人要想看到下一次日全食更是要等到2035年，这也就显示出此次日全食的弥足珍贵了。

什么是日食？

通过上面这张图，我们能看到这次日全食横跨美国大陆。黄线的地区能看到日全食，而周围的地区都是可以看得到日偏食的。这里，我们先要普及一下三种不同的日食：日全食、日环食和日偏食。

图丨三种日食的发生原理（A：日全食，B：日环食，C：日偏食）

日全食顾名思义就是月球完全的挡住了太阳到地球的光线。虽然太阳比月球大400倍，但其与地球的距离也是比月球到地球远400倍。所以，月球虽然小很多，但是由于距离原因，其宽度刚好可以遮住整个太阳的光线。

日偏食则意味着月球并没有完全的遮住太阳。太阳和月球只是一部分的重合了。当然，在日全食或日环食发生的时候，如果你没有在日全食、日环食的轨道上观看日食，而是在离轨道有一定距离的地方的话，看到的则就是日偏食了。

日环食和日全食有些类似。但之所以叫日环食是因为月球处在了离地球最远的地方（远地点），所以月球无法完全的遮挡住太阳的光线。此时，太阳的环形边缘的光还是可见的，这就造成了日环食。

为什么每次日全食都吸引了那么多人去观看？

一个简单的原因：震撼，而这震撼是基于两个不同的原因。

第一，日食是一个非常壮观的自然现象。试想一下一个巨大的黑色球体慢慢的移动到太阳的中心，整个世界慢慢的在失去光芒。然后当月球完全的遮住太阳的时候，那景观是一生都不一定有机会再看一次的。也正是因为这壮观的景象，历史上才会出现那么多的神话、典故。

图丨上一次在东南亚、印尼附近的日全食

第二，科学。如果我本人这次有机会去看到日全食的话，我脑中肯定一直会想到爱因斯坦。没错，日食为人类带来的科学成就是巨大的。我们可能最先会想到的就是在1919年的5月21号，爱丁顿爵士和他的同事们的日全食观看报告第一次证实了广义相对论。通过日全食，他们能够看到在太阳周围平时白天看不到的星星。在和之前晚上观测同样的星星们做对比的时候，他们发现在地球上观看的星星会因为太阳的引力场发生位移。也就是说光会因为引力场而弯曲，从而首次验证了爱因斯坦的广义相对论。

当然，对于天文学家来说，日全食是研究太阳大气层（主要是日冕）的最佳时机。例如在1896年，法国的天文学家皮埃尔·让森（Pierre Janssen）在印度观察了日全食，发现了在太阳的色球层（太阳大气层第二层）里有一种新的物质。之后这种物质也是现在人们耳熟能详的氦（He）。

图丨NASA 布置的各种观测卫星

更有很多科学家和历史学家指出，就是因为日全食，有些人在2000年前就研究出来了地球是个球体而不是个平面。同时，当时部分科学家也因为日全食估算出来了月球的大小，然后反推出来地球的大小。但遗憾的是，限于当时条件下知识传播的困难，球体理论并没有迅速传播开来。

近些年，科学家们主要在利用日全食来研究宇宙中的天文现象的变化。包括耀斑、日冕层喷射、太阳风等太阳活动不仅会影响到太空中的卫星、空间站等设备，也会影响到地球上的通信设备、电力设备等等。而这些太阳的活动主要都是在日冕层发生的。日全食恰巧就遮住了太阳，让人类有了了解太阳日冕层的最佳时机。

图丨白色的部分就是日冕

此外，日食还会影响到地球上的很多东西。比如地球温度的微弱降低以及气压气流的变化，这些变化也会影响到许多动物的行为。例如大部分的鸟类都会在日食期间鸣叫，很多农场里的动物也会停止活动等等。

图丨美国历史以来在8月21号的乌云情况

而对于科学研究来讲，日食也是一次绝佳的观测机会。NASA就声称将联手NOAA（美国海洋和大气管理局）为大家提供了历史上8月21号的天气情况。同时，NASA也大力支持业余爱好者以及年轻人们去观看这次的日全食，鼓励更多的年轻人成为下一代的天文学家。

主编圈点：一生中可能不一定能够亲身经历一次日全食，对于这次的日全食你准备好了么，不要错过哦！

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本期编辑|七彩石头

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