日偏食 - 天文現(xiàn)象
日偏食是指當(dāng)月球運(yùn)行到地球與太陽(yáng)之間,地球運(yùn)行到月球的半影區(qū)時(shí),地球有一部分被月球陰影外側(cè)的半影覆蓋的地區(qū),在此地區(qū)所見(jiàn)到的太陽(yáng)有一部分會(huì)被月球擋住的天文現(xiàn)象。日偏食是一種常見(jiàn)的天文現(xiàn)象。北京時(shí)間2011年6月2日,中國(guó)東北地區(qū)觀測(cè)到日偏食。2019年12月26日,中國(guó)觀測(cè)到日偏食。

產(chǎn)生原因
日偏食(partial?solar?eclipse)是月球處于地球和太陽(yáng)之間在地球上形成影的現(xiàn)象。月球的影可以分為本影、半影和偽本影三部分。月球繞地球的軌道和地球繞太陽(yáng)的軌道都不是正圓,所以日、月同地球之間的距離時(shí)近時(shí)遠(yuǎn)。因此,觀察者在半影內(nèi)則見(jiàn)到太陽(yáng)部分被月球遮住,稱為日偏食;在日食時(shí),觀察者在本影范圍看到太陽(yáng)全部被月球遮住,稱為日全食;周邊剩下一個(gè)光環(huán),稱為日環(huán)食。
當(dāng)月球繞地球運(yùn)行到太陽(yáng)與地球之間幾乎與太陽(yáng)同起同落時(shí),從地球上見(jiàn)不到月球,這時(shí)稱為朔,日食現(xiàn)象發(fā)生在朔的時(shí)候。朔的周期約為29.53天。但不是每隔29.53天都發(fā)生一次日食,原因是月球繞地球運(yùn)行的軌道平面和地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道平面不完全重合,兩者之間有5°9'的平均夾角。所以只有當(dāng)朔時(shí)太陽(yáng)離兩個(gè)軌道平面的交點(diǎn)在某一角度以內(nèi)時(shí)才會(huì)發(fā)生日食。
發(fā)生過(guò)程
初虧
初虧由于月亮自西向東繞地球運(yùn)轉(zhuǎn),所以日食總是在太陽(yáng)圓面的西邊緣開始的。當(dāng)月面的東邊緣與日面的西邊緣相外切的時(shí)刻,稱為初虧。初虧也就是日食過(guò)程開始的時(shí)刻。
食甚
日食開始以后,月輪繼續(xù)東移,當(dāng)月輪中心和日面中心相距最近時(shí),就達(dá)到食甚。對(duì)日偏食來(lái)說(shuō),食甚是太陽(yáng)被月亮遮去最多的時(shí)刻。
復(fù)圓
食甚之后,月面開始移離日面,太陽(yáng)被遮蔽的部分逐漸減少,當(dāng)月面的西邊緣與日面的東邊緣相切的剎那,稱為復(fù)圓。太陽(yáng)又呈現(xiàn)出圓盤形狀,整個(gè)日全食宣告結(jié)束。
食分
太陽(yáng)被食的程度叫食分,它是以太陽(yáng)的直徑,即太陽(yáng)看上去大小為1來(lái)計(jì)算的,例如食分為0.4,就是說(shuō)太陽(yáng)的視直徑被月球遮去了40%,日偏食或日環(huán)食的食分都小于1,而日全食的食分大于或等于1。
食帶
食帶由于月亮的影錐又細(xì)又長(zhǎng),所以當(dāng)它落到地球表面時(shí),所占的面積很小,它的直徑最大也只有二百六十多千米。當(dāng)月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),影錐就在地面上自西向東掃過(guò)一段比較長(zhǎng)的地帶,在月影掃過(guò)的地帶,就都可以看見(jiàn)日食。這條帶就叫做“日食帶”。帶內(nèi)發(fā)生日全食的,就叫全食帶;帶內(nèi)發(fā)生日環(huán)食的,就叫環(huán)食帶。
觀測(cè)方法
科學(xué)方法
看日偏食時(shí)(也就是太陽(yáng)未被月球完全遮住時(shí)),要戴上專門觀測(cè)太陽(yáng)的眼鏡。一定要購(gòu)買合格的太陽(yáng)觀測(cè)鏡,例如用巴德膜的太陽(yáng)觀測(cè)鏡。日常的太陽(yáng)鏡或墨鏡只用于觀測(cè)日光下的四周景色,決不能用于直接看太陽(yáng)。另外,也不能使用不合格的太陽(yáng)觀測(cè)鏡和濾光片,因?yàn)檫@些不合格產(chǎn)品無(wú)法擋住紫外線,在長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)小時(shí)的太陽(yáng)圓缺變化觀賞時(shí),同樣會(huì)嚴(yán)重傷害眼睛。
即使有專門觀測(cè)太陽(yáng)的眼鏡,也不宜長(zhǎng)時(shí)間看太陽(yáng),在看日偏食時(shí),一次看它十來(lái)秒鐘,休息三四分鐘,再繼續(xù)看,盡量保護(hù)眼睛。
還可以制作針孔投影箱。可用一個(gè)1至2米長(zhǎng)的紙箱,兩端中心各開約10厘米大小的洞,上端用錫紙將洞貼上,再用針在錫紙中心穿一針孔;另一端用白色半透明紙將洞貼上,然后在太陽(yáng)下試驗(yàn)?zāi)芊裨诎胪该骷埳袭a(chǎn)生太陽(yáng)圓面像。要注意,不能用肉眼透過(guò)針孔直接觀測(cè)太陽(yáng)。
也可以用望遠(yuǎn)鏡投影,通過(guò)觀測(cè)太陽(yáng)經(jīng)過(guò)望遠(yuǎn)鏡的投影來(lái)觀看日全食,不可以直接用望遠(yuǎn)鏡觀看,嚴(yán)重者可導(dǎo)致失明;用電焊護(hù)目鏡,因?yàn)殡姾缸o(hù)目鏡也是觀測(cè)日全食的最佳工具之一;用照相機(jī)看,但一定要有濾光片,直接從取景框中觀察日全食也會(huì)傷害眼睛。
古老方法
1.用廢膠片看
把新買的膠片扯出來(lái),讓它完全曝光。兩片以上的廢膠片疊在一起就可以用來(lái)對(duì)著太陽(yáng)看。
優(yōu)點(diǎn):較為簡(jiǎn)便。
缺點(diǎn):手拿膠片很累。
注意:一定要兩片以上,不然還是很危險(xiǎn)!
2.用燒黑的玻璃片看
用蠟燭把玻璃片烤黑,可以用來(lái)對(duì)著看太陽(yáng)。
優(yōu)點(diǎn):無(wú)。
缺點(diǎn):玻璃片不好找,需明火,未全烤黑仍危險(xiǎn)。
注意:出現(xiàn)在玻璃上的黑色物質(zhì)是燃燒不充分的炭粒,煤氣、天然氣燃燒得很充分,不產(chǎn)生這種物質(zhì)
注意事項(xiàng)
1.不要用肉眼直接觀測(cè)日食,請(qǐng)戴專用的太陽(yáng)觀測(cè)濾光鏡。
2.不要通過(guò)觀看水塘中的倒影來(lái)觀看日食。在水中,太陽(yáng)光只是稍微有些暗,但仍能給你的眼睛造成巨大的傷害。
3.不要用光盤、彩色負(fù)片充當(dāng)濾光片。光盤和彩色負(fù)片對(duì)紅外線部分的減光率極低,會(huì)對(duì)眼睛造成永久性傷害。
4.在日偏食階段,通過(guò)雙筒鏡、望遠(yuǎn)鏡、甚至相機(jī)取景器直接觀測(cè)都非常危險(xiǎn),目視和攝影都一定要使用專用的濾光片!
5.由于視網(wǎng)膜沒(méi)有神經(jīng),不當(dāng)觀測(cè)造成的永久視覺(jué)損害有可能在數(shù)小時(shí)后才會(huì)被發(fā)現(xiàn)!
6.即使99%的日面被月亮遮擋了,直接觀測(cè)也是非常危險(xiǎn)的!
7.太陽(yáng)眼鏡不能有效阻擋會(huì)傷害眼睛的波段!
8.如果投影觀測(cè)日偏食,投影屏表面一定要粗糙。
9.如果有尋星鏡,勿忘加濾光片。
頻發(fā)原因
它是最常見(jiàn)的日食現(xiàn)象,因?yàn)椴徽撌侨杖尺€是日環(huán)食,或者是更復(fù)雜的日食,在全(環(huán))食帶以外的絕大部分地區(qū)以及日全(環(huán))食帶內(nèi)從初虧后到復(fù)圓前的絕大部分時(shí)間,所見(jiàn)到的都是日偏食,而更多的日食也只是月影本影或其延長(zhǎng)線并不經(jīng)過(guò)地面,只是月影外側(cè)的半影經(jīng)過(guò)地面,那么在地面上就只有日偏食了。
歷史記錄
2011年
2011年中國(guó)境內(nèi)可觀察到兩次日偏食。第一次是2011年1月4日,在中國(guó)西北地區(qū)可見(jiàn)日偏食現(xiàn)象。
第二次是北京時(shí)間2011年6月2日。日偏食從北京時(shí)間2011年6月2日3時(shí)25分開始,起初見(jiàn)食區(qū)域?yàn)槎砹_斯中部、中國(guó)東北、朝鮮以及日本東北部。隨后見(jiàn)食區(qū)向東北方向移動(dòng),跨過(guò)北極點(diǎn),覆蓋整個(gè)北極圈內(nèi)、加拿大北部和格陵蘭島,最后在加拿大東部、北大西洋和冰島結(jié)束,全程持續(xù)約3小時(shí)40分。
這次日偏食在中國(guó)境內(nèi)越往東北見(jiàn)食時(shí)間越長(zhǎng),且食分越大。由于接近夏至,黑龍江少部分地區(qū)日出時(shí)間在3時(shí)30分之前,可以觀測(cè)到從初虧到復(fù)原的全過(guò)程。本次日偏食是全年四次日偏食中我國(guó)可觀測(cè)到的第二次,也是最后一次。帶食日出,可觀測(cè)地區(qū)由西北變成了東北。
觀測(cè)本次帶食日出,對(duì)觀測(cè)地東北方向的遮擋和大氣透明度有一定要求,應(yīng)該盡量選擇比較開闊的地區(qū)進(jìn)行。低空的大氣消光作用非常明顯,這使得太陽(yáng)亮度會(huì)比正午時(shí)分看上去暗許多,人們有可能在不用減光設(shè)備的情況下對(duì)它進(jìn)行觀測(cè)。這當(dāng)然有助于大家創(chuàng)作出帶地景和人物的日偏食攝影作品,但同時(shí)也增加了危險(xiǎn)系數(shù)。在進(jìn)行目視觀測(cè)時(shí),很難確定太陽(yáng)光的強(qiáng)度是否會(huì)燒壞眼睛,因此盡量要配合減光設(shè)備,尤其是使用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)時(shí),需要特別注意。
2018年
2018年8月11日傍晚,中國(guó)能觀測(cè)到一次日偏食。本次日偏食的最大食分接近0.74,但地點(diǎn)位于北冰洋上不易達(dá)到的區(qū)域。在中國(guó)西部的新疆和內(nèi)蒙古,食分雖然只有0.2左右,但可以欣賞到日食從初虧到復(fù)圓的全過(guò)程。如果是在北京觀測(cè),初虧發(fā)生在18時(shí)12分,此時(shí)太陽(yáng)的高度還有11°左右,食甚時(shí)的食分大約為0.35,復(fù)圓是在19時(shí)28分,在此之前太陽(yáng)就已經(jīng)落下。中國(guó)東北大部分地區(qū)雖然也只能看到帶食日落,但食分更大,例如最北端的漠河可以看到的最大食分就能達(dá)到0.55。
2019年
2019年1月6日清晨,日偏食會(huì)出現(xiàn)。屆時(shí),中國(guó)中東地區(qū)的人們都可以看到“天狗咬日”的天象奇觀。此外,中國(guó)北方大部分地區(qū)還可見(jiàn)到“帶食日出”。
2019年12月26日,日環(huán)食天象將在中東、南亞和東南亞等地上演。中國(guó)不處在這次日環(huán)食帶所經(jīng)過(guò)地區(qū),但大部分地區(qū)都可以看到日偏食天象,越往南方觀看效果會(huì)越好。
