基本介紹
現象描述,初虧,食既,食甚,生光,復圓,現象原理,現象觀測,觀測條件,觀測方法,注意事項,現象影響,
現象描述
日全食是日食的一種，發生在新月在黃道和白道的交點附近18°左右的範圍內。日全食發生時隨著月球遮擋住太陽輻射，大氣層高處的電離層也會發生一些相應變化。這暫時會對信號需經過電離層反射的無線電中波、短波通信造成一定干擾，使用超短波的調頻廣播、手機、無線上網等則不受影響。不過，對整個地球磁場而言，這種影響還是微小的。另外，日食造成的降溫不會很大。
日全食
2021至2041年日全食預測
上一次發生在中國的日全食發生於2009年7月22日，而下一次將在2034年3月20日發生在西藏北部的山區，但基本是無人區。另外2035年9月2日，還有一次日全食在我國北方發生，時長1分29秒。
一次日全食的過程可以分為以下五個時期：初虧、食既、食甚、生光、復圓。
初虧
由於月亮自西向東繞地球運轉，所以日食總是在太陽圓面的西邊緣開始的。當月亮的東邊緣剛接觸到太陽圓面的瞬間（即月面的東邊緣與日面的西邊緣相外切的時刻），稱為初虧。初虧也就是日食過程開始的時刻。
日全食
食既
從初虧開始，英國天文學家倍利最早描述了這種現象，因此又稱為倍利珠。這是由於月球表面有許多崎嶇不平的山峰，當陽光照射到月球邊緣時，就形成了貝利珠現象。
食甚
食既以後，日輪繼續東移，當月輪中心和日面中心相距最近時，就到食甚。食甚是太陽被月亮遮去最多的時刻。
生光
月亮繼續往東移動，當月面的西邊緣和日面的西邊緣相內切的瞬間，稱為生光，它是日全食結束的時刻。在生光將發生之前，鑽石環、貝利珠的現象又會出現在太陽的西邊緣，但也是很快就會消失。接著在太陽西邊緣又射出一線刺眼的光芒，原來在日全食時可以看到的色球層、日珥、日冕等現象迅即隱沒在陽光之中，星星也消失了，陽光重新普照大地。
復圓
生光之後，月面繼續移離日面，太陽被遮蔽的部分逐漸減少，當月面的西邊緣與日面的東邊緣相切的剎那，稱為復圓。這時太陽又呈現出圓盤形狀，整個日全食過程就宣告結束了。
日全食過程圖
現象原理
之所以會發生日全食，是因為存在一種神奇的對稱性。太陽的直徑是月亮的400倍，而它距地球的距離正好也是月亮的400倍。結果，當月亮完全處於地球和太陽之間時，對那些完全處於月亮陰影中的人來說，太陽的表面便被完全遮擋了。太陽變成了黑色，只留下一個金色的光環，天空變成了靛青色。鳥兒此時會失去方向，或者會飛回巢中，蝙蝠和其它夜行動物則可能睡眼惺忪地出來活動。
現象觀測
歷史上重要的日全食
公元前585年，米提斯與利比亞兩族打仗，打到一半時忽然間太陽消失不見了，兩族族人害怕災禍的到來，終於達成美好的結果——兩族講和通婚。
1919年5月29日，秘魯、智利、玻利維亞、巴西、賴比瑞亞、法屬西非、英屬黃金海岸、葡屬聖多美普林西比、西屬幾內亞、法屬赤道非洲、比屬剛果、北羅德西亞、尼亞薩蘭、德屬東非、葡屬東非部分地區出現日全食，幾乎整個南美洲、非洲和周邊一些地區出現日偏食。兩支觀測隊分別在巴西索布拉爾及葡屬聖多美普林西比普林西比島觀測，證實了廣義相對論的重力透鏡效應。
1973年6月30日，巴西、蓋亞那、荷屬蓋亞那、葡屬維德角、茅利塔尼亞、馬里、阿爾及利亞、尼日、查德、中非、蘇丹（全食帶在該國覆蓋的區域大部分屬於今南蘇丹）、烏干達、肯亞、索馬里和英屬塞席爾部分地區出現日全食，大西洋兩岸至印度洋之間的廣大區域出現日偏食。美國、英國、法國等國科學家藉助協和式飛機在茅利塔尼亞、馬里、尼日、查德上空觀測，將全食時間延長至地面的10倍以上，達到74分鐘，是人類歷史上單次日全食觀測時間最長的記錄。
1997年3月9日，哈薩克斯坦、中國、蒙古和俄羅斯部分地區出現日全食，亞洲東部和北美洲西北部地區出現日偏食。1995年發現的海爾-波普彗星在日全食期間出現在天空，此前日全食與亮彗星同時出現的記錄僅有3次。中國科學家在漠河觀測時發現除虧、復圓時重力加速度出現異常降低的“重力雙谷”，尚未得到合理解釋。
2016年3月9日印度尼西亞將出現一次日全食。印尼很多地區都可以看到持續2到3分鐘的日全食，包括蘇門答臘島、加里曼丹島、蘇拉威西島、馬魯古島。印尼這次以後要再看到日全食必須等到350年後。
2019年7月2日下午4時40分（台北時間2019年7月3日4時40分），智利中北部的科金博大區和阿塔卡馬大區部分地點前後迎來了一次日全食。
2020年12月1日，天文專家介紹，日全食將在12月14日現身，發生在南半球。
台北時間2021年12月4日迎來了2021年全年唯一一個日全食。本次日全食自台北時間12月4日13時29分開始至17時37分結束，我國無法見到。全食帶從大西洋南部開始，經過南極洲，在太平洋南部結束。
台北時間2024年4月9日凌晨，2024全球唯一一次日全食在北美洲多地上演，全食帶掃過北美洲，墨西哥、美國和加拿大的眾多城市都能看到這次日全食，發生時間為當地時間4月8日中午到下午，觀賞性比較強。全食帶從大洋洲東部開始，經過太平洋東部、墨西哥、美國、加拿大極東南部，在大西洋西北部結束。全食頻寬約200千米，全食階段持續最長時間為4分28秒，在墨西哥境內。尼亞加拉大瀑布及附近地區位於全食路徑上，被認為是世界上觀看日食的最佳地點之一。
21世紀中國境內的日全食
2008年8月1日（也稱“奧運日食”），中國的新疆維吾爾自治區、甘肅省、內蒙古自治區、寧夏回族自治區、陝西省、山西省、河南省部分地區可見全食。除台灣和南海南部外其餘地區都可見日偏食。隸屬哈密地區伊吾縣的葦子峽鄉建造了世界上第一個日全食觀測廣場。
日食的成因
2009年7月22日，西藏東南、雲南西北、四川中偏南、重慶大部、湖北中南、湖南北端、河南東南角、安徽南半部、江西最北端、江蘇南部、浙江北部、上海絕大部（除崇明島西北端）可見全食，其餘地區均可見日偏食。北硫磺島東南的太平洋上，全食持續時間達到最長的6分39.5秒，是21世紀最長的一次，直到2132年6月13日才會打破。陸地上的最長持續時間在北硫磺島，達6分35秒。但實際上該島不易到達，多數人看到的持續時間均比該時間短。21世紀多數人能方便觀測到持續時間最長的日全食將會是2027年8月2日在埃及。
另據預測，2034年3月20日、2035年9月2日、2060年4月30日、2063年8月24日、2070年4月11日、2088年4月21日、2089年10月4日我國境內將會發生日全食。
觀測條件
1．必須在日全食發生的中心地帶上。
2．日全食的時間在3分鐘以上。
3．天氣狀況良好。
觀測方法
墨水觀測法
日全食
可以取一盆清水，加入墨汁，通過水麵的反光看太陽。此方法減光率較低，易使眼睛受傷，不推薦使用。
針孔投影法
利用兩塊板子，在其中一塊板子上挖一個小洞，讓陽光穿過這個小洞投影到另一塊板子上。
望遠鏡投影法
手不要亂晃，否則太陽的影子會搖晃。並且千萬不要拿著望遠鏡直接看太陽，如果用望遠鏡直接看太陽，一定要用濾光鏡。
注意事項
在拍攝日全食時，由於食甚一般只有幾分鐘。因此，還需要做好以下幾點：
1．提前進行周密的規劃。
2．提前進行實際演練。
3．實際觀測時，在全食或者環食階段找一個人專門負責報時。當有人專門報時，其他觀測者就能對時間做到心中有數，更好的安排自己的觀測。
4．日冕的觀測。日冕是太陽的外層大氣，溫度高達幾百萬攝氏度，而密度比人類製造的真空還要空，可以說是能看得見的真空，日冕只有日全食時才觀測得到。每次日全食時所見的日冕形狀、大小及結構都不同。在太陽黑子活動活躍期，日冕呈圓盤形；黑子活動衰期，日冕的形狀則不大規則，且沿太陽赤道區可見射光，在兩極附近地區呈扇形的結構物。觀測時，可利用繪圖法記錄下來。
日全食過程
5．氣象變化觀測。日全食時，陽光突然消失，氣溫迅速下降，氣壓和風向都有所變化。可用儀器記錄這些變化。
6．日全食時，可以利用這珍貴的幾十秒，進行彗星、內行星（金星和水星）的搜尋。
另外，在面對最壯觀的日全食時，食甚時要摘掉濾光片。其餘時候千萬不要用肉眼或任何光學設備直視太陽，不能用相機直接拍攝，以防損傷燒壞相機。
現象影響
發生日全食時，光線穿過樹葉的縫隙投影出新月的影子。發生日全食時，動物常常準備睡覺，或行為異常。發生日全食時，當地的溫度通常會下降至少20度。當99%的太陽表面被覆蓋時，能看到的晨昏蒙影現象。在日全食期間，地平線的周圍會有一個窄的光帶，這是因為觀察者並不是直接站在月亮的影子下面，地球和月亮有一定的距離。在現代的原子鐘出現之前，天文學家通過對日食的古代記錄進行研究，發現地球旋轉的周期每個世紀變慢了0.001秒。
日全食是人們認識太陽的極好機會。平時所見到的太陽，只是它的光球部分，光球外面的太陽大氣的兩個重要的層次—色球層和日冕，都淹沒在光球的明亮光輝之中。色球層是太陽大氣中的中層，它是在光球之上厚約2000千米的一層；在太陽外面，還包圍著溫度極高（百萬攝氏度）但卻十分稀薄的電漿，延伸的範圍比太陽本身還大好幾倍，這叫做日冕。日冕的光度只有太陽本身的百萬分之一，平常它完全隱藏在地球大氣散射光造成的藍色天幕里。日全食時，月亮擋住了太陽的光球圓面，在漆黑的天空背景上，相繼顯現出紅色的色球和銀白色的日冕，科學工作者可以在這一特定的時機、特定的條件下，觀測色球和日冕，並拍攝色球、日冕的照片和光譜圖，從而研究有關太陽的物理狀態和化學組成。例如在1868年8月18日的日全食觀測中，法國的天文學家讓桑拍攝了日餌的光譜，發現了一種新的元素“氦”，這個元素一直在過了二十多年之後，才由英國的化學家雷姆素在地球上找到。
日全食原理
日食可以為研究太陽和地球的關係提供良好的機會。太陽和地球有著極為密切的關係。當太陽上產生強烈的活動時，它所發出的遠紫外線、X射線、微粒輻射等都會增強，能使地球的磁場、電離層發生擾動，並產生一系列的地球物理效應，如磁暴、極光擾動、短波通訊中斷等。在日全食時，由於月亮逐漸遮掩日面上的各種輻射源，從而引起各種地球物理現象發生變化，因此日全食時進行各種有關的地球物理效應的觀測和研究具有一定的實際意義，並且已成為日全食觀察研究中的重要內容之一。
觀測和研究日全食，還有助於研究有關天文、物理方面的許多課題，利用日全食的機會，可以尋找水星軌道以內的行星；可以測定星光從太陽附近通過時的彎曲，從而檢驗廣義相對論，可以研究引力的性質等等。
日全食
此外，日食對研究日食發生時的氣象變化、生物反應等都有一定的意義。
科學史上有許多重大的天文學和物理學發現是利用日全食的機會做出的，而且只有通過這種機會才行。最著名的例子是1919年的一次日全食，證實了愛因斯坦廣義相對論的正確性。愛因斯坦1915年發表了在當時看來是極其難懂、也極其難以置信的廣義相對論，這種理論預言光線在巨大的引力場中會拐彎。人類能接觸到的最強的引力場就是太陽，可是太陽本身發出很強的光，遠處的微弱星光在經過太陽附近時是不是拐彎了，根本看不出來。但如果發生日全食，擋住太陽光，就可以測量出來光線拐沒拐彎、拐了多大的彎。機會在1919年出現了，但全食帶在南大西洋上，很遙遠，也很艱苦。英國天文學家愛丁頓帶著一支熱情和好奇心極強的觀測隊出發了。觀測結果與愛因斯坦事先計算的結果十分吻合，從此相對論得到世人的承認。
日全食的計算涉及到太陽和月亮運動的準確性，因此古代許多天文學家用它來驗證自己的曆法。1969年還有人利用公元2年以前的25次日食記錄來計算地球自轉速率的長期變化。
日全食原理
在考古斷代中，根據歷史中的日全食記載，可以幫助精確地確定歷史事件的具體時間，是十分可信的手段。
