日食是因為什么引起的（太陽、月亮和地球排成一行）

在浩瀚的太空中，雖然各種天體和人造飛行器相距遙遠(yuǎn)，在各自的軌道上運行，但太陽、地球、月球和人造飛行器的光影在太陽系中都能在一定條件下工作。這里呈現(xiàn)的光影奇觀令人驚嘆。

據(jù)說一個地方的人如果不去別的地方，平均只能看到400年左右的日全食。

從“天狗蝕日”說起……

日食作為古今最受關(guān)注的現(xiàn)象之一，在人們對其科學(xué)的認(rèn)識上經(jīng)歷了漫長的歷程。很久以前，“天狗蝕日”一詞在民間廣為流傳。中國有世界上最古老、最系統(tǒng)的日食觀測記錄。然而，限于當(dāng)時的科學(xué)技術(shù)水平，人們對日食仍有粗略的觀察和研究。直到16世紀(jì)中葉，由于天文學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，日食的觀測和研究得到了發(fā)展和完善，日食的成因逐漸被揭示。

原來，日食是指當(dāng)月球繞地球運行到日地中間時，如果日、月、地呈一條直線，月亮就會擋住太陽向地球發(fā)出的光線，于是月亮的影子就會落在地球上，然后日食就會發(fā)生。根據(jù)日食的情況，日食可分為全食、偏食和日環(huán)食三種類型。

日全食只有當(dāng)太陽、月亮和地球排成一行時才能發(fā)生。在日食中，月球在地球上的陰影分為兩部分，中心區(qū)域稱為陰影，外部區(qū)域稱為半陰影。只有在陰影的位置，我們才能看到日全食；在半影區(qū)，我們才能看到日偏食。也就是說，在發(fā)生日全食的情況下，月球與地球的距離相對較近，月球的影子可以掃過地球，因此從這個位置上看，月球覆蓋了太陽。

日環(huán)食作為日食的一種，其發(fā)生率很低，是一種罕見的現(xiàn)象。當(dāng)月亮在太陽和地球之間時，它會擋住射向太陽光照在地球上。當(dāng)月球離地球較遠(yuǎn)時，由于不能完全遮住太陽而形成日食。當(dāng)生日戒指，太陽是黑暗的中心和光明的邊緣，一個耀眼的光環(huán)將形成在天空中。因此，與日全食和日偏食相比，日食更具觀賞性。

在日食中現(xiàn)身的“元素”

日食觀測是人們了解太陽的重要手段，具有十分重要的科學(xué)意義。天文學(xué)家杰森和洛克耶通過日全食觀測發(fā)現(xiàn)“太陽元素”，被科學(xué)界視為日食觀測史上的一個好故事。為了紀(jì)念這一劃時代的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，巴黎科學(xué)院特別鑄造了一枚金牌。黃金紀(jì)念盤一面刻有傳說中的“太陽神”，另一面浮雕著兩位天文學(xué)家。每當(dāng)人們看到“太陽神”駕駛四輛戰(zhàn)車時，都會聯(lián)想到這兩位天文學(xué)家的成就。

19世紀(jì)，當(dāng)天文學(xué)家預(yù)測1868年8月18日印度將發(fā)生日全食時，全世界的天文學(xué)家和物理學(xué)家都非常興奮。法國米爾頓天體物理觀測臺臺長詹森和英國皇家科學(xué)院太陽物理觀測臺臺長洛克耶等都是代表。1868年10月26日，巴黎的法國科學(xué)院收到了兩封內(nèi)容相同的信，分別是詹森和洛克耶寫的。他們都報道了同樣重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，那就是在觀測日全食時意外發(fā)現(xiàn)了太陽日餌中的黃色光譜。巴黎科學(xué)院非常重視這兩封信。經(jīng)過比較，認(rèn)為黃色光譜在當(dāng)時不屬于任何已知元素。

后來，人們發(fā)現(xiàn)這是人類在太陽上發(fā)現(xiàn)的第一種元素。因此，人們把希臘神話中“太陽神”的意思理解為“太陽”元素（中文名為“氦”）。為什么日食觀測具有如此重要的科學(xué)意義？原來，我們通�？吹降奶�陽只是它光球?qū)拥囊徊糠�，光球�(qū)油獾奶�陽大氣被它明亮的光輝所淹沒。色球?qū)雍腿彰釋邮翘�陽大氣的兩個重要層，對揭示太陽的物理狀態(tài)和化學(xué)成分具有重要價值。

色球?qū)邮翘�陽大氣層的中間層，在光球?qū)由戏郊s2000公里厚。日冕是指包裹在太陽外的極高溫度和非常薄的等離子體，它比太陽本身大好幾倍！據(jù)說日冕的光度只有太陽本身的百萬分之一。通常，由于它完全隱藏在地球大氣散射光引起的藍(lán)天中，我們通常無法觀測到它們。日全食期間，由于月亮擋住了太陽光球的圓形表面，在黑暗的天空背景中，紅色色球和銀色日冕會相繼出現(xiàn)。因此，科學(xué)家們可以抓住這一有利時機，觀測色球?qū)雍腿彰�，進而揭示太陽的科學(xué)秘密。

“天罰”是怎么回事？

在漫長的歷史長河中，因日食觀測不當(dāng)造成的眼外傷不計其數(shù)。古人認(rèn)為這是“天罰”�，F(xiàn)在我們已經(jīng)知道這是太陽的紅外線對眼睛灼傷的熱效應(yīng)。

原來，太陽是一個能發(fā)出極強光的天體，它發(fā)出的強光是由各種頻率的單色光組成的多色光。如果我們對太陽光進行色散處理，可以得到七種單色光：紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫。這就是我們通常所說的“可見光”。事實上，在陽光下，有肉眼看不見的“不可見光”。這種“不可見光”主要包括紅外線和紫外線。紅外線的波長很大，在照射人體時有明顯的熱效應(yīng)。太陽紅外具有很強的穿透力，很容易通過我們眼球的角膜、晶狀體和玻璃體到達(dá)視網(wǎng)膜。當(dāng)它被視網(wǎng)膜上的色素細(xì)胞吸收后，就會轉(zhuǎn)化為熱能，造成視網(wǎng)膜嚴(yán)重?zé)齻�。這在醫(yī)學(xué)上被稱為“日食視網(wǎng)膜燒傷”。目前尚無有效的治療方法，應(yīng)以預(yù)防為主。

如何安全地觀測日食？對于普通天文學(xué)家來說，觀測日食應(yīng)采用以下方法。一是用防護眼鏡觀察日食。因為防護鏡能有效阻擋陽光中的紅外線和紫外線，可以保護我們的眼睛免受陽光的傷害。這種保護鏡可以由兩片曝光的黑白膠片重疊而成。它也可以使用特殊的太陽能過濾網(wǎng)。當(dāng)然，也可以用玻璃涂上黑色墨水。無論使用何種防護鏡，都應(yīng)檢查其濾光效果。只有在安全可靠的情況下才能使用。第二，用望遠(yuǎn)鏡觀測日食。有些望遠(yuǎn)鏡專門用來觀測日食和月食，放大倍數(shù)從幾十倍到兩三百倍不等。

日凌——守時的“訪客”

如果太陽、月球和地球在一條直線上，那么當(dāng)太陽、通信衛(wèi)星和地面接收天線在一條直線上時會發(fā)生什么？這就是太陽的現(xiàn)象。日凌是一種不可避免的自然現(xiàn)象。日食期間，太陽、通信衛(wèi)星和地面接收天線恰好在一條直線上。從地面上看，通信衛(wèi)星的影子正好投射在太陽上，也就是說，通信衛(wèi)星擋住了太陽。因此，太陽的無線電波會干擾原本接收衛(wèi)星信號的地面天線，導(dǎo)致電視圖像出現(xiàn)雪花甚至黑屏現(xiàn)象。

太陽一直輻射電磁波。波長范圍從最短的伽馬射線、X射線和紫外線到我們?nèi)庋勰苤苯痈惺艿降目梢姽猓�以及更長的紅外線和無線電波。其實，日凌是個非常守時的“訪客”，每年春分和秋分都會準(zhǔn)時到訪。這與太陽的自轉(zhuǎn)有關(guān)。每年只有在秋分前后，太陽才會經(jīng)過地球赤道，赤道上空的地球靜止通信衛(wèi)星將與地球保持同步旋轉(zhuǎn)。當(dāng)通信衛(wèi)星處于太陽和地球的直線上時，衛(wèi)星地球站的天線既對準(zhǔn)太陽又對準(zhǔn)衛(wèi)星，使太陽產(chǎn)生的強電磁波直接投射在地球站的天線上，從而干擾地面天線對衛(wèi)星信號的正常接收。

對于不同的城市，受太陽影響的日期和時間是不同的，主要是因為太陽的時間與城市的經(jīng)緯度有關(guān)。觀測區(qū)域的緯度越高，衛(wèi)星的高度就越低，太陽的位置越早與之重合，因此日食發(fā)生的日期就越早。在同一緯度上，經(jīng)度越長，一天中的時間越晚，這是因為衛(wèi)星相對于地球自轉(zhuǎn)是靜止的，衛(wèi)星地面站和通信衛(wèi)星之間的連接指向天空的西部。日食持續(xù)時間越長，日食持續(xù)時間越短。

日陵之行僅對衛(wèi)星通信有一定影響，對有線電視、手機、固話基本沒有影響。這是因為移動電話不是通過衛(wèi)星傳輸?shù)模�而是通過地面基站傳輸?shù)�。那么汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)會不會受到陽光的影響呢？實際上，汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)雖然也依賴衛(wèi)星進行定位，但它是由多顆衛(wèi)星組成的。即使一顆衛(wèi)星受到影響，也有許多其他衛(wèi)星可以正常運行，而且這些衛(wèi)星不在地球同步軌道上，因此車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)不會受到太陽的干擾。