准备好了吗？2019年的最后一次日食来了！

制作:中国科普

作品:左(中国科学院上海天文台)

生产者:计算机网络信息中心

今天那里阳光明媚吗？如果是的话，也许我们可以看到日食！

12月26日，日环食将很快上演，但这一次日环食带不会穿过我国，因此在我国的一些地方可以观测到日偏食。

2019年12月26日，中国主要城市出现日食。表格来源:中国天文历

如果你内外都没有一个小伙伴，不要难过，明年6月21日，你将能够在中国欣赏到罕见的日环食。

请和边肖一起回顾一下科学观看日食的姿势。文章末尾有一个实时链接。

在四次日食中，你见过几次？

当月亮在地球和太阳之间移动时，如果三者恰好在一条直线上，月亮将阻挡太阳照射在地球上的光，阴影将出现在月亮背向太阳的方向，称为月亮阴影。在月亮扫过地球的区域看到的太阳被月亮挡住了。这种现象被称为日食。

日食、本影和半影示意图。资料来源:timeanddate.com

月亮分为本影、半影和假本影。本影指的是一个不直接暴露在阳光下的地方，实际上在空间上是圆锥形的，所以它被称为本影圆锥。半影是指仅部分暴露在阳光直射下的区域。假本影是指椎体在会聚到一点后由本影锥体获得的椎体。

根据观测者在月影中的具体位置，观测者观测到的日食主要分为四类，即日内偏食、日全食、日环食和日环食。

日偏食:当地球观测者在月球的半影中时，他看到的是日偏食，太阳的一部分被月球挡住了。当日偏食发生在非极地地区时，在地球的某些地区通常可以看到其他的日食，如日全食、日环食或日环食。就像今天一样，中国可以在许多地方看到日偏食，而在沙特阿拉伯的一些地方，它可以看到日环食。

日全食:太阳的平均直径大约是月球直径的400倍，太阳和地球之间的平均距离大约是月球和地球之间平均距离的400倍。因此，在地球的轨道上，月亮的本影的大小只能覆盖整个太阳，这样就会发生日全食。这通常发生在月亮处于近地点时，这样月亮的本影就可以扫过地球表面。当观察者在月亮的本影内时，他可以看到日全食。半影中的观察者将会看到日偏食。

日环食:当月亮在远地点时，月亮的本影锥体不能到达地球，由月亮本影锥体延伸形成的假本影锥体扫过地球的某些区域。此时，月亮的大小看起来比太阳的大小小，所以从假本影区域的地方看太阳，人们可以看到一个中心被遮挡、周围发光的光环，也就是日环食。

日全食:除了日全食和日环食之外，还有日全食--在非常巧合的情况下发生的日全食。当月球和地球之间的距离正好是太阳和地球之间距离的1/400时，月球本影锥体的顶点就能接触到地球，而日全食带的两端是假本影。随着地球和月球的相对运动，靠近本影锥体顶点的区域将依次看到日环食、日全食和日环食，因此称之为看到日环食。

△半影、日偏食、本影和日环食示意图。资料来源:timeanddate.com

日食需要五步，但是日偏食只能看到三步。

日食过程分为最初的损失，食物短缺，食物短缺，生光和最后的接触。

第一个损失指的是日食的开始，此时月亮的东边缘刚好“接触”(切掉)太阳的西边缘。月食是日全食或日环食的开始，此时月亮的东边缘刚好切入太阳的西边缘。吃什么是指月亮中心离太阳中心最近的时刻。圣光是指当月亮的西缘刻上太阳的东缘时，日全食或日环食的结束。复原指的是日食结束时，月亮的西边缘和太阳的东边缘被切断。

来源:维尔画廊

在日全食期间，从最初的损失到恢复的这段时间在同一地区可能会持续几个小时，最令人兴奋的部分是从食物到原始光线，持续几秒钟到7.5分钟。在21世纪最长的日全食中，这一部分的持续时间是6: 39，发生在2009年7月22日。

相比之下，月全食可以持续3小时40分钟。为什么会有这么大的差异？从视觉上看，日全食的持续时间取决于月亮阴影和太阳表面的相对大小，而日全食的持续时间取决于地球阴影和月亮表面的相对大小。当日全食发生时，月亮完全离开太阳表面所需的时间并不长，因为我们看到的月亮的大小与太阳表面的大小相差不大。当月全食发生时，地球的阴影比月球表面大，因此月球表面长期被地球阴影的“侵蚀”所笼罩。

在日环食的过程中，在同一地区，从最初消失到恢复的时间可能持续约3个小时，而从进食到发光的时间可能从1秒钟到12分钟以上。

对于日偏食过程，只能看到最初的损失，严重的食物损失和最后的接触。在同一地区，从最初的损失到恢复的持续时间可以持续几个小时。12月26日，北京观测到的日偏食持续了1小时45分钟，从最初的损失到恢复。在上海看到的日偏食从最初的损失到恢复持续了2小时25分钟。

在这次日食中你能看到什么？

如果你在环形食物带的中心线上，你可以看到月亮和太阳是同心的，也就是说，你可以看到等宽的同心环。如果你只在环形食物带中，而不在中心线上，你看到的是一个偏心环。如果你在日环食区之外，在日食区之内，你会看到日偏食。

2019年12月26日日食带的分布，照片来源:timeanddate.com

日环食区:

简而言之，太阳被一点一点地“吃掉”，形成一个明亮的光环，然后一点一点地“吐出”。

如果那天阳光灿烂，你可以看到太阳突然被一个黑影挡住了。黑色的影子不断扩大，你感觉到夜晚即将来临。当太阳只剩下一个小月牙形时，天空变得暗淡，直到太阳被黑暗的阴影完全遮住。递减是暂时的。慢慢地，月亮向东移动，太阳慢慢地发光，直到日食恢复之前的样子。

日环食最精彩的一幕是日环食时的钻石戒指。图片来源:Smrgeog，摄于2012年5月20日

日偏食区域:

在日偏食中能看到什么取决于食物的划分。食物分数指的是太阳被遮挡部分的直径与太阳直径的比率。食物分数等于0.5意味着太阳的直径被遮住了一半。如果食物分数太低，用肉眼很难看到太阳的大小和表观亮度正在变化。只有当食物分数很大时，才能用肉眼看到变化。

为什么每个月都有新月，但日食并不常见？

不难发现，与日食相对应的月相是新月。新月每个月都会出现，但是日食很少见。地球上每年至少发生两次日食(日偏食、日环食或日全食)。每年日食的最大次数是5次。在过去的5000年中，只有25年的人每天吃5顿饭。

为什么日食不常见？因为日食要求太阳、月亮和地球在同一条直线上。想象一个以地球球体中心为中心的半径无限的球体，称为天球。所有天体都位于天球上。月球在天球上运动的轨道平面(白色轨道)和太阳在天球上运动的轨道平面(黄道)不在同一平面上，但有一个大约5度的夹角。日食需要一个严格的条件:月亮和太阳都在白色路径和黄道的交点附近。

此外，日食的发生并不意味着你能看到日食，因为你能看到日食的区域是有限的，如果不在日食区，你就无法观看日食。对于同一个地方，日全食的概率大约是每300到400年一次。

中国上一次可见的日全食可以追溯到2009年7月22日，下一次是16年后的2035年9月2日。至于日环食，在中国能看到的最后一次是2012年5月21日，下一次是2020年6月21日。如果你错过了下一个，你必须等到2030年6月1日。

还有一小部分知识值得与你分享。通常在月食之前或之后两周左右会有另一次月食。以这次日环食为例。两周后，1月10日将会发生半影月食。当然，当半影月食发生时，月亮的亮度不会发生明显的变化，这是肉眼难以察觉的。

科学家观察日蚀什么？

对公众来说，日食是值得欣赏的天文现象。但是对于天文学家来说，日食，尤其是日全食，具有很大的科学价值。

由于月亮的遮挡，原本难以观测到的日冕层，太阳的外层，能够揭示它的真实面貌，这对太阳的研究具有重要意义。在日全食阶段，我们可以看到平时很少看到的水星，这是一个发现水星轨道内小行星的好机会。

日全食也提供了一个很好的机会来验证广义相对论的一个预言——在巨大的引力场中光会弯曲。1919年的日全食观测是一个成功的例子。爱丁顿爵士和他的助手们在日全食期间拍摄了太阳附近的恒星，并在非日全食阶段比较了同一天区域的恒星位置，从而确定了恒星因太阳引力而产生的偏转。观测到的星光偏转角更接近广义相对论预测的光线偏转角，这成为支持广义相对论的第一个观测证据。

△上图显示了日全食期间恒星在太阳附近的位置。中间的图片显示了在非日全食期间恒星在同一天区域的位置。下图说明了太阳引力造成的星光弯曲。资料来源:美国航天局

上面提到的大多数科学价值都被认为是在可见光波段。在可见光波段，日全食具有较高的科学价值，日偏食和日环食稍逊一筹。然而，在射电波段观测方面，日偏食和日环食也具有科学价值，可以获得色球、日冕大气和射电本地源的重要信息。

事实上，中国射电天文学的发展和日环食的观测有一个奇妙的起源。

1958年中苏在海南岛联合观测日环食，为射电天文学作为一门新兴学科在中国的发展提供了契机。这次观测的目标是研究太阳的无线电发射，由苏联领导。中国组织并训练了一批科学研究人员来协助苏联进行观察。

虽然基础知识背景不足，但苏联射电天文学家的讲座提高了中国人员开展射电天文学的积极性，射电天文学培训班也相继开展，为射电天文学研究者奠定了必要的理论基础。此外，中国研究人员通过借用苏联射电望远镜进行熟悉和解剖，以及学习借鉴苏联的图纸，逐渐掌握了设备制造的相关技术和原理。

1958年中苏海南岛日环食联合观测队，照片提供:王守官院士

你今天打算去哪里看日食？

中国科学院天文科普联盟将以直播日食的方式向每个人展示日偏食的美丽。