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8月21日日全食专题


2020-06-05


8月21日日全食專題

日食,又作「日蚀」「1」「2」,包含了日全食、日环食及日偏食三种「1」。日全食发生时月亮刚好完全遮蔽太阳,只露出太阳的美丽的外层大气被称为日冕。对美国的观众来说这是一种罕见的,千载难逢的事件。上次美国是在1979年观察到日全食,下次要到2024年才会再有机会看到。日全食的路径将从太平洋开始,通过了美国的中心移动。然后在大西洋结束。在俄勒冈州,爱达荷州,怀俄明州,内布拉斯加州,密苏里州,肯塔基州,田纳西州,北卡罗来纳州和南卡罗来纳州的部分地区可见。日偏食则是在南美洲北部以及大部分北美洲可以观测得到。台湾无法观测到。


从地球上看起来,一个天体被另一个天体遮蔽,就称为「食」。所以,大家所熟知的日食、月食都是食的一种,另外像是水星凌日、金星凌日也是一种食象,只是因为遮蔽前后的亮度变化不易以肉眼看出,一般人较难察觉。
以日食与月食为例,要发生这些特殊天象,从地球看起来,月球与太阳必须要在三度空间上呈一条线,但是因为月球绕地球的轨道面(白道面)与太球绕太阳的轨道面(黄道面)并不完全重合,而是有将5度左右的夹角,再加上白道面的倾斜方向也会改变,所以每次发生日食或月食的日期并不会相同。

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月相盈亏的平均週期约为29.53天(即一个朔望月 (lunar month) ),而地球由黄、白交点绕一圈又回到黄、白交点的週期为346.62天(称为交点年 (draconic year) 或食年 (eclipse year) ),朔望月与交点年的最小公倍数大约为6585.32天,大约是19个食年 (eclipse year),或大约是223个朔望月 (lunar month),这个週期便是沙罗週期。
沙罗週期换算成平年,则为18个平年15又1/3天,如果在这週期年有4个闰年则为18年11又1/3天,有5个闰年则为18年10又1/3天。沙罗週期包含了8个小时的非整数天,代表每一次日食都会延后八个小时,所以如果要在同一个地区看到同样的日食,则需要等待三个沙罗週期,大约是54年又一个月。

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想要观测日全食,最好事先规划日全食行程,确定何时、何地会发生多久的日全食,这些资讯,都可以在NASA的食象网页上找得到,只要进入当次食象的网页就可以下载完整的PDF档。根据这份详尽的资料,每个人都可以事先挑选适合的观测点了!
日食的适合观测点,取决于下面几点:1.日食持续的时间越长越好;2.云量越少越好;3.观测环境越安全越好;4.观测地点越方便越好。

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NASA的食象网页(包含日全食、日环食、日偏食、月全食、月偏食、半影月食、水星凌日、金星凌日)http://eclipse.gsfc.nasa.gov/eclipse.html


知道何时以及何地会发生日食之后,接下来就是要决定带哪些器材前往拍摄。
要带什幺样的拍摄器材,主要取决于你要拍摄的是什幺样的景象。如果是日全食过程加上地面的风景,那幺一般的数位相机都可以轻鬆胜任。但如果是要拍摄精细的日冕结构,望远镜是少不了的。而要让不算轻的望远镜在日全食期间一直对準太阳,最好能够携带赤道仪加以追蹤,如此一来就会是接近托运行李上限的重量。所以,观测日全食的準备工作,是许多因素考量下的妥协过程,并不是想像中的那幺单纯。
如果你已经决定要带望远镜去拍日冕的较精细影像,一定需要望远镜!可是到底要带哪一种焦距的望远镜呢?
NASA的日食资料中给了一张日冕範围与底片(感应器)相对大小的模拟图。

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早在十八世纪,科学家观察日全食的时候,就发现被遮蔽的太阳盘面周围,有一些红色的凸起物,这些突起物被称为红色火焰 (red flame),原本以为红色火焰是月球上的云,后来才证明红色火焰是太阳表面的现象,现在藉由滤镜的帮助,不需发生日全食,我们也可以观察到红色火焰,现今科学家称这红色火焰为日珥。日珥的分类方式根据各式各样不同特徵,例如可以根据日珥的活跃程度,可以分为活动型或非活动型;也可以从外观特徵,分为云状、丝状、茎状……也可以依据光谱、物质来源甚至磁场来做分类。

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1919 年,天文学家爱丁顿 (Arthur Eddington) 率领探险队,前往西非观测日全食。然而记录日食并不是探险队的主要目的,爱丁顿希望藉此天文奇观,向全世界证实广义相对论的正确性。十九世纪初,物理学家索德那 (Johann Von Soldner,1776-1833) 藉由牛顿力学,得出光线行经大质量天体会受到偏折的结论,也计算出远方星光受到太阳重力影响的偏折角度。然而在广义相对论计算下,远方星光的偏折角却是牛顿力学的两倍。当日全食发生时,远方星光通过太阳表面附近被偏折的现象可以被直接观测,爱丁顿一行人的纪录,将决定广义相对论与牛顿万有引力孰对孰错。

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8月21日日全食专题

水星星光受太阳重力场偏折示意图。(薛仲尧绘)


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