日全食發(fā)生的原理、影響及過(guò)程

　日全食發(fā)生的原理

發(fā)生日環(huán)食是因?yàn)樘?yáng)靠近月球軌道與地球軌道的的一個(gè)交點(diǎn)，而同時(shí)月球在距此點(diǎn)的最遠(yuǎn)的點(diǎn)上。食既從初虧開(kāi)始，就是偏食階段了。月亮繼續(xù)往東運(yùn)行，太陽(yáng)圓面被月亮遮掩的部分逐漸增大，陽(yáng)光的強(qiáng)度與熱度顯著下降。當(dāng)月面的東邊緣與日面的東邊緣相內(nèi)切時(shí)，稱(chēng)為食既。此時(shí)整個(gè)太陽(yáng)圓面被遮住，因此，食既也就是日全食開(kāi)始的時(shí)刻。

之所以會(huì)發(fā)生日全食，是因?yàn)榇嬖谝环N神奇的對(duì)稱(chēng)性。太陽(yáng)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(jié)果，當(dāng)月亮完全處于地球和太陽(yáng)之間時(shí)，對(duì)那些完全處于月亮陰影中的人來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)的表面便被完全遮擋了。太陽(yáng)變成了黑色，只留下一個(gè)金色的光環(huán)，天空變成了靛青色。鳥(niǎo)兒此時(shí)會(huì)失去方向，或者會(huì)飛回巢中，蝙蝠和其它夜行動(dòng)物則可能睡眼惺忪地出來(lái)活動(dòng)。

日食發(fā)生時(shí)的影響及現(xiàn)象

發(fā)生日全食時(shí)，光線(xiàn)穿過(guò)樹(shù)葉的縫隙投影出新月的影子。發(fā)生日全食時(shí)，動(dòng)物常常準(zhǔn)備睡覺(jué)，或行為異常。發(fā)生日全食時(shí)，當(dāng)?shù)氐臏囟韧ǔ?huì)下降至少20度以上。當(dāng)99%的太陽(yáng)表面被覆蓋時(shí)，能看到的晨昏蒙影現(xiàn)象。在日全食期間，地平線(xiàn)的周?chē)鷷?huì)有一個(gè)窄的光帶，這是因?yàn)橛^(guān)察者并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(xiàn)代的原子鐘出現(xiàn)之前，天文學(xué)家通過(guò)對(duì)日食的古代記錄進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)地球旋轉(zhuǎn)的周期每個(gè)世紀(jì)變慢了0。001秒。

日全食過(guò)程

日食過(guò)程

一次日全食的過(guò)程可以包括以下五個(gè)時(shí)期：初虧、食既、食甚、生光、復(fù)圓。

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(kāi)始的。當(dāng)月亮的東邊緣剛接觸到太陽(yáng)圓面的瞬間（即月面的東邊緣與日面的西邊緣相外切的時(shí)刻），稱(chēng)為初虧。初虧也就是日食過(guò)程開(kāi)始的時(shí)刻。

食既

從初虧開(kāi)始，就是偏食階段了。月亮繼續(xù)往東運(yùn)行，太陽(yáng)圓面被月亮遮掩的部分逐漸增大，陽(yáng)光的強(qiáng)度與熱度顯著下降。當(dāng)月面的東邊緣與日面的東邊緣相內(nèi)切時(shí)，稱(chēng)為食既。此時(shí)整個(gè)太陽(yáng)圓面被遮住，因此，食既也就是日全食開(kāi)始的時(shí)刻。

食甚

食既以后，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。

生光

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。月亮繼續(xù)往東移動(dòng)，當(dāng)月面的西邊緣和日面的西邊緣相內(nèi)切的瞬間，稱(chēng)為生光，它是日全食結(jié)束的時(shí)刻。在生光將發(fā)生之前，鉆石環(huán)、貝利珠的現(xiàn)象又會(huì)出現(xiàn)在太陽(yáng)的西邊緣，但也是很快就會(huì)消失。接著在太陽(yáng)西邊緣又射出一線(xiàn)刺眼的光芒，原來(lái)在日全食時(shí)可以看到的色球?qū)印⑷甄?、日冕等現(xiàn)象迅即隱沒(méi)在陽(yáng)光之中，星星也消失了，陽(yáng)光重新普照大地。

復(fù)圓

生光之后，月面繼續(xù)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(chēng)為復(fù)圓。這時(shí)太陽(yáng)又呈現(xiàn)出圓盤(pán)形狀，整個(gè)日全食過(guò)程就宣告結(jié)束了。

貝利珠/鉆石環(huán)

在太陽(yáng)將要被月亮完全擋住時(shí)，在日面的東邊緣會(huì)突然出現(xiàn)一弧像鉆石似的光芒，好像鉆石戒指上引人注目的閃耀光芒，這就是鉆石環(huán)（DiamondRing），同時(shí)在瞬間形成為一串發(fā)光的亮點(diǎn)，像一串光輝奪目的珍珠高高地懸掛在漆黑的天空中，這種現(xiàn)象叫做珍珠食，英國(guó)天文學(xué)家貝利最早描述了這種現(xiàn)象，因此又稱(chēng)為貝利珠（BailyBeads）。這是由于月球表面有許多崎嶇不平的山峰，當(dāng)陽(yáng)光照射到月球邊緣時(shí)，就形成了貝利珠現(xiàn)象。貝利珠出現(xiàn)的時(shí)間很短，通常只有一二秒鐘，緊接著太陽(yáng)光就全部被遮蓋住而發(fā)生日全食了。

食分

用來(lái)表示日食的程度。對(duì)于日食而言，食分并不表示太陽(yáng)圓面被遮俺的面積，而是表示日面直徑的被遮部分與太陽(yáng)直徑的比值。以太陽(yáng)的直徑作為1，如果食分為0．5，這就表示太陽(yáng)的直徑被遮去了一半；如果食分為1，那就是太陽(yáng)的整個(gè)圓面被遮住，那就是日全食。很顯然，食分越大，日面被遮掩的程度就越大。日偏食的食分是小于1．0的，日全食的食分是1。0。

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，至多不會(huì)超過(guò)地球總面積的萬(wàn)分之一，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。所以這條帶就叫做“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?？梢钥吹狡车姆秶軓V闊，已經(jīng)不像一條帶子，而是很大的一片地區(qū)。

全食帶是一條寬度不過(guò)二三百千米，長(zhǎng)約數(shù)千到10000千米的狹窄路徑（有時(shí)全食帶的寬度甚至只有幾千米），只有在全食帶掃過(guò)的地區(qū)才能看見(jiàn)日全食或日環(huán)食的發(fā)生。全食帶的兩旁是較廣闊的半影掃過(guò)的地區(qū)，在這些地區(qū)內(nèi)可見(jiàn)偏食。離全食帶愈近的偏食區(qū)，所見(jiàn)偏食程度愈大；離帶愈遠(yuǎn)，可見(jiàn)偏食程度愈??；半影區(qū)以外的地方是看不見(jiàn)日食的。

由于月球是由西向東運(yùn)行，所以它的影子也是沿同一方向運(yùn)行，因此各地看到日食的時(shí)間是不同的。當(dāng)?shù)孛嫔系奈鞑康貐^(qū)已經(jīng)處在黑影區(qū)域內(nèi)，這一地區(qū)的人已經(jīng)看到日食時(shí)，東部地區(qū)的人卻不能同時(shí)看到日食，得在月影向東移來(lái)后才能看到日食。所以，西部地區(qū)的人總是比東部地區(qū)的人先看到日食。

日食每年都有發(fā)生，但由于全食帶是一條狹窄的影帶，據(jù)估計(jì)，平均每200～300年，某一地區(qū)或城市才有機(jī)會(huì)被全食帶掃過(guò)，所以，對(duì)住在一個(gè)城市的人來(lái)說(shuō)，一生可能未看到過(guò)一次日全食。

日食持續(xù)時(shí)間

日食的時(shí)間長(zhǎng)短，同月球影錐在地面上移動(dòng)的速度以及地球的自轉(zhuǎn)方向有關(guān)。以日全食來(lái)說(shuō)，由于月球的視直徑僅略大于太陽(yáng)，同時(shí)月影在地面移動(dòng)速度很快，因此日全食的時(shí)間是很短暫的。在全食帶的某個(gè)地點(diǎn)所看到的日全食時(shí)間通常只有兩三分鐘，最多不超過(guò)7分鐘。如果全食帶經(jīng)過(guò)赤道附近地區(qū)，日全食時(shí)間就可延續(xù)到7分40秒，這時(shí)是觀(guān)測(cè)日全食的最好機(jī)會(huì)。

在發(fā)生日環(huán)食時(shí)，月亮總是位于遠(yuǎn)地點(diǎn)附近，這時(shí)月亮運(yùn)行的速度較慢，因此日環(huán)食的時(shí)間比較長(zhǎng)，如果日環(huán)食發(fā)生在赤道附近，那么在赤道附近觀(guān)測(cè)日環(huán)食的時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)12分42秒。

就全球范圍來(lái)說(shuō)，如果把月亮半影開(kāi)始遮掩日面的時(shí)間計(jì)算在內(nèi)，日食時(shí)間的長(zhǎng)度由初虧至復(fù)圓的整個(gè)過(guò)程可長(zhǎng)達(dá)三個(gè)半小時(shí)。

日偏食的時(shí)候，由于月影范圍大于其本影，食相經(jīng)過(guò)的時(shí)間長(zhǎng)短要視食分的大小而定，食分愈大，時(shí)間也就愈長(zhǎng)。