你应该知道的日全食冷知识，答对一条算你厉害！

　　当地时间8月21日，举世瞩目的美国超级日全食大戏已梦幻谢幕，关于此次日全食，你都了解多少呢？不妨一起来做几道小测试吧。

　　1.这次日全食美国全境都能看到吗？

　　美国全境都能看到日偏食，日全食只有约112千米宽的全食带区域可以看到。

　　8月21日美国日全食的全食带和偏食带

　　2.上一次经过美国全境的日全食是什么时候，下一次呢？

　　上一次经过美国全境的日全食还是1979年2月26日，而下一次经过美国全境的日全食将是2024年4月8日。

　　1979年2月26日经过美国的日全食

　　（深蓝色区域是全食带，浅蓝色弧线标出了不同的食分，例如0.80表示该区域以上能看到日偏食，食甚时有80%的日面被遮挡）

　　2017年8月21日经过美国的日全食

　　2024年4月8日经过美国的日全食

　　3.全食带为什么那么窄？

　　全食带的宽度由月球的大小、地月距离、当地的纬度等因素决定，即月影在地面的投影面积决定了全食带的宽度，通常只有几十至几百千米。而且，由于月影是投影在地球表面，随纬度的增大，全食带位于南北两极地区时，其宽度会比位于低纬度地区更宽。

　　日全食的原理

　　（注意月影在地球表面的投影）

　　2001年-2020年全球可看到日全食（蓝色）和日环食（红色）的区域

　　（注意图中两极地区的全食带比中低纬度地区的全食带更宽）

　　4.日全食为什么罕见，月全食为什么常见？

　　在地球上某一固定地区看到日全食的几率大约为300年一次，而同一地区看到月全食的几率大约为3年一次，生活在某一固定地区的人，有生之年能看到多次月全食，但几乎无缘目睹一次日全食。例如在北京，上一次日全食是1277年（南宋末，元初），下一次日全食是2035年；在上海，2009年长江大日食之前的上一次日全食是1575年（明朝），下一次日全食是2309年。

　　日全食之所以能发生，纯属巧合，月球直径约为太阳的1/400，而日地距离正好为地月距离的400倍，因此从地球上看，月球和太阳的视直径几乎相等（太阳的视直径在31’36”到32’42”之间，月球的视直径在29’26”到33’30”之间），因而月球有可能完全遮住太阳而发生日全食。

　　太阳视直径的变化（远日点（左）：最小31.46角分，近日点（右）：最大32.53角分）

　　月球视直径的变化（远地点（左）：最小29.87角分，近地点（右）：最大33.89角分）

　　而地球直径约为太阳的1/109，日月距离为地月距离的400倍，从月球上看，地球的视直径在1.8°至2°之间，比太阳的视直径（31.6角分到32.7角分之间）大得多（地球的视直径是太阳视直径的约4倍，地球视面积是太阳视面积的约16倍），因此地球完全挡住太阳发生月全食的几率比发生日全食的几率大得多。

　　而且由于地影面积巨大，能将整个月球都笼罩其中，而不是像日全食时月影只在地球表面投影下一条很窄的全食带，只有位于全食带中的少数地点才能目睹日全食，半个地球的人都能看见月全食。

　　2017年拍摄于美国密苏里州圣路易斯的日全食，AP Photo/Jeff Roberson

　　2006年拍摄于土耳其安塔利亚附近的日全食，Stefan Seip

　　2007年拍摄于美国相思塔山的月全食，Sean Bagshaw

　　5.日全食和月全食是一家人？

　　月全食是由于地球挡住了太阳，月球进入了地影中，对半个地球上的人来说，就发生了月全食；但换一个角度来看，当发生月全食时，如果有人在月球上向地球看去，他会看见日全食，只不过由于地影的特点，月球上的日全食的持续时间会比地球上的日全食要长很多，并且地球视面积比太阳大得多，因此月球上日全食时不可能看到太阳的色球层、日珥、日冕，而且由于地球大气层对太阳光的折射，月球上的日全食时太阳不是全黑的，仍有部分波长较长的红光能被看到，月球上的日全食是古铜色的太阳哦（和我们在地球上看到的月全食是一样的颜色）。

　　由下图可知，日食只会发生在农历初一（“朔”）前后，月食只会发生在农历十五（“望”）前后。

　　日全食和月全食原理

　　（月球位于白色区域时发生日全食，位于红色区域是发生月全食）

　　6.人类在月球上看过日食吗？

　　1967年，人类第一次在月球上看到了日食，“勘测者3号”拍下了几幅月球上的日全食照片。

　　“勘测者3号”拍下的月球上的日全食

　　1969年，“阿波罗12号”飞船的成员也看到了太阳被地球食的现象。2009年，日本的“辉夜姬”飞船拍摄到了高分辨率的日食影像。2014年，中国的“嫦娥3号”和“玉兔号”月球车也经历了月球上的日全食。

　　不但人类在月球上看过日全食，还在太空中看过日全食。比较著名的要算第二个登上月球的人巴兹·奥尔德林了（他也是电影《玩具总动员》主角巴斯光年的原型），他先后在执行“双子座12号”和“阿波罗11号”飞行任务时，都经历了太空日全食。

　　“双子座12号”拍摄的太空日全食过程中的偏食照片

　　“阿波罗11号”拍摄的太空日全食时的日冕照片

　　太空中拍到的月影（地球左边的暗色区域）

　　7.日全食看一次少一次，且看且珍惜！

　　日全食的关键是地月距离，如果即便当月球位于近地点时它的视直径都小于太阳的视直径，月球的视圆面都不足以完全遮挡住太阳的视圆面，那时在地球上就不会再有日全食发生，而只会有日环食。

　　日全食和日环食的原理

　　日全食示意图

　　日环食示意图

　　由于地球潮汐摩擦的作用，地球自转的动能会被转移给月球，使月球的轨道越来越高，地月距离越来越大，并导致地球自转变慢。现在月球正以3.8厘米/年的速度远离地球，据此推算，在约6亿年以后，月球会比现在的轨道高出2万千米，此时任何情形下月影都不会落在地球表面，日全食也就自此绝迹，取而代之的是日环食。

　　月球以每年3.8厘米的速度远离地球

　　另一方面，如果以月球现今远离地球的漂移速度反推，约6亿年前（那时恐龙都没有诞生）才第一次出现了日环食，之前由于地月距离更小，月球能将太阳完全遮挡，发生中心日食时只会是日全食，而且没有贝利珠和钻石环。

　　日全食时的贝利珠

　　美国日全食时的钻石环

　　8.日全食时看不见太阳了，还能看到些啥？

　　日全食时可以看到平时不常见的太阳色球层、日珥、日冕等。

　　色球层是太阳光球层（平时看到的太阳主要就是这一层）上面的一层大气，呈美丽的玫瑰红色，因为光度较弱，平时都隐没在更明亮的光球层的阳光下，只有在日全食时或使用特制的日冕仪才能观测到。

　　日全食时的色球层（玫瑰红色的一圈）

　　日珥是发生在色球层的一种强烈的太阳活动，像是太阳面的“耳环”一样的红色火舌。

　　STEREO卫星拍到的日珥（左上角）

　　日全食时观测到的日珥（日面右上角的红点）

　　美国日全食时拍到的日珥（日面右上角、右方）

　　日冕是太阳大气的最外层，温度极高，可达百万摄氏度以上。日冕只有在日全食时或通过日冕仪才能看到，其形状岁太阳活动程度而变化，在太阳活动极大年，日冕形状接近圆形，在太阳活动极小年，日冕形状接近椭圆形。通过最后一幅2017年美国日全食的日冕形状，你能判断今年的太阳活动情况吗？

　　太阳活动极大年的日冕形状

　　太阳活动极小年的日冕形状

　　2017年美国日全食的日冕形状

本文由中国科学院国家天文台研究员郑永春进行科学性把关