这是日全食的第三个重要阶段。这时候,日饵和日冕展示在你的眼前。如果你注视一下地平线的话,那么可以看到一圈宛若朝霞的淡红光辉。整个日全食过程到此恰好完成了一半,剩下的一半就好像把刚才放过的这段“电影”再倒过来放一次一样。
食甚现在,月轮已经越过太阳的中心。当月轮的西边缘与日轮的西边缘相内切时,全食的过程便告结束。
这是月轮和日轮的第三次相切,它是这次日食全过程的第四个重要阶段,叫做“生光”。
“生光”这个名字,真是名副其实,太阳立即重新生光了。日冕、日珥隐没了,光球再度显示出它的威力,放射出万丈光芒。
生光之后,食分渐减。月亮继续往东撤出它所入侵的“领土”。日轮的发光面在扩大,“娥眉月”似的太阳出现了,一会儿,它变成了“镶刀”形。
日轮的发光面还在扩大……最后,月轮的西边缘终于也跑出了太阳圆面。
临别时,月轮西边缘和日轮东边缘相外切,这是第四次相切了,也是最后一次相切。这时,食分重新降为零,整个日食过程全部结束,太阳恢复了圆形。
生光因此,日食的这个最后阶段——第五个重要阶段,就叫做“复圆”。
日全食的过程是如此的绚丽多彩,甚至可以称得上惊心动魄。当这场“电影”放映结束时,你一定会很自然地定下神来,看看地面上的种种景象有没有发生什么变化。那么,你会发现:一切如常。
日环食的全过程同样包括初亏、食既、食甚、生光和复圆等5个阶段。它们的含意和日全食的情况相同。月轮和日轮共有4次相切(2次外切,2次内切),食甚仍然是日心和月心靠得最近的那一瞬间。但是,对于日环食,即使在食甚时,食分也小于1。日环食远没有日全食那样引人注意,也不会有日珥和日冕。
对于日偏食也容易明白,月轮和日轮只在日食开始和结束时各外切1次,而不会互相内切。因此,日偏食就只有初亏、食甚和复圆3个阶段。
奇妙的日食带
北京的长安街是东西方向的。晚上,假如你在长安街上从西向东行走的时候,每盏路灯都会把你的影子投到地面上。现在请注意一下,你走过某一盏路灯时,一影子是怎样移动的。
开始,你在灯的西面,身影就顺着街道向西躺着;慢慢地,你走过了这盏灯,到了它的东边。影子呢?当然也就慢慢地转到了灯的东面。
这个现象虽然十分简单,但对说明日食的道理却很有帮助。
如果把太阳当做路灯,把月亮当作行路的人,那么,月影就相当于人的身影。月亮从西向东运动,它的影子就从西向东扫过地面。月影所到之处,构成了一条带子,这条带子的延伸方向也是从西向东:影子先在西边,逐渐移向东边。
我们已经知道:月影之内,可见日食。于是,在月影扫过的带内,就都可以看见日食。所以,这条带就叫做“日食带”。带内发生日全食的,就叫全食带;带内发生日环食的,就叫环食带。可以看见偏食的地区,通常非常广阔,已经不像一条带子,而是很大的一片了。
从上面讲的道理,就可以知道:总是日食带的西端先看到日食,东端晚看到日食。那么这条带往西、往东,两头一直延伸到什么地方呢?
2009年长江日全食日食带
太阳每天从东方升起,所以越是东面的地方,太阳升起来越早;越是往西,太阳升起得越晚。因此日食带的最西端,至多只能伸展到这样的地方:当太阳刚从地平线上升起时,月亮的影子已经扫到了这里,并且立刻又移到更东面去了。也就是说,太阳刚出来,日食就结束了。
在这个地方的东面,太阳已经更早地升起,月影即将从西面扫过来,因此,再过一会儿,马上就可以看见日食了。
在这个地方的西面,太阳还在地平线以下,还是晚上,当然就不可能看到日食。等到太阳升起时,月影老早就跑到很东面的地方去了,所以这儿不能看见日食。
这样,就确定了日食带的西端。
再来思考一下,日食带的东端又在哪里呢?
越往东,太阳不仅升起越早,而且落下也越早,月影来到的时间却越晚。那么,很显然,日食带最多只能往东延伸到这样的地区:月影刚刚扫到此地,太阳正好降到地平线。也就是说,日食刚要开始,太阳已经下山,白天结束。太阳看不见了,当然也看不到什么日食了。
在这个地方的西面,太阳尚未下山,月影已经扫到,因此发生日食。在这个地方的更东面,白昼已经过去,太阳要等明天才会升起,这次的日食,此地是见不到了。
这样,就确定了日食带的东端。
知识点国际标准时间
1884年,国际天文学家代表会议决定,以经过格林尼治的经线为本初子午线,作为计算地理经度的起点,也是世界标准“时区”的起点。10月13日,格林尼治时间正式被采用为国际标准时间。格林尼治标准时间的制定,与英国一件争执案有关:1858年11月24日,英国多塞特郡的时钟指在上午10时6分,该郡一位法官判决一名提请土地诉讼的人败诉,因为在上午10点开庭时他没有准时到庭。两分钟后,那人到庭,他向法官指出,按照他家乡肯柏兰郡喀来耳镇火车站的时钟,他是准时到达的。该案因此必须重审。火车站与法庭的时间出现差异,促使英国政府去统一时间。
日食对地球的影响
1987年9月23日,我国发生过一次罕见的日环食天象,那是我国20世纪见到的最后一次日环食。
我们在前文中已经详细地向大家介绍了日环食的情况。其实,日环食是日食的一种。由于月亮离地球的距离较远,月球只能挡住日面中心大部分,在太阳边缘剩下一圈光环,故称日环食。
这次日环食地带,从新疆边陲博乐市起,经乌鲁木齐、太原、上海延伸到太平洋,横贯我国中部长达4000多千米,宽度达150~200千米。
日食对环境和人体有哪些影响呢?人们还记得1981年7月31日中午那次日食,黑龙江省漠河的食分达0.96。
据当时记者在现场观察到:当日食来临时,天空随之转暗,仿佛黄昏来临,10分钟内气温迅速下降8℃,天空中的鸟儿急速地飞入林中的草丛,地面上的公鸡啼鸣,母鸡领着鸡雏迅速归窝,蚊子也顿时活跃起来……
蜜蜂在日食前返回蜂房在我国古代的日食观测记载中,也有关于气温骤然下降,有时还伴有大风的记录。日食既然要影响环境,也必然会影响到生物。
据国外研究者观察发现,在日全食时,蚂蚁会静止不动;蜜蜂在日食前半小时就开始返蜂房,不再外出,直到日食过后1小时才大量飞出;大头金蝇在日食环境中可发生形态变形;白天活动的飞禽,日食时活动减少,而夜间活动的鸟类却开始活跃;信鸽在日食时会失去定向能力……
自然环境的变化,必然会对人体产生相应的影响。日食环境对人体的影响与日食食分大小有关,日全食时影响最大。
1980年2月16日,那次日全食,上海中医学院科研小组的同志前往全食地昆明,和当地医务人员一起,对55例心血管疾病患者进行了综合检查,结果表明70%以上的病人原有的主要症状加重,直到日食后两三天,病人的血压、脉搏、交感神经兴奋性才逐渐恢复到日食前的水平。
国内外许多观察记录表明,日食对环境及人体有一定的影响。这种影响主要是由于日食时月球遮住了太阳,使地球上的光线、温度、磁场、引力场、微粒辐射等物理因素发生短暂的突变所引起的。
但是这种影响是局部、十分微妙的,加上一个地方遇上日食的机会又较少,科研部门对这个问题的研究还不深入,掌握的资料也不够充足。日食为什么会对地球上的生物产生这些奇特的影响呢?要解开这个谜底,还有待于科学家们的深入研究。
1980年2月16日,正值新春佳节,农历庚申年正月初一,云南省发生了日全食,在日全食过程中,人们都很有兴致,除了进行各种项目的观测活动外,还专门注意到一些动物的异常表现,感到颇有些意思。
在日全食即将发生时,因为今天的“黄昏”来得如此突然,天地忽然间朦胧起来,使得在田野里安详吃草的黄牛,着急地自动自觉地往村寨的牛圈走去……
人们还看到,昆明动物园里的一对大象,一反常态,在整个日全食过程中,它们奇怪地都将屁股对着太阳,好像不愿目睹太阳发生的这一“不幸”。就连笼子里的白玉鸟,也认为太阳“出了问题”,慌乱地乱飞乱撞,仿佛十分心烦的样子,待到日全食开始时,它们都静了下来,头都朝着一个方向,还有的用双翅趴在地上,似乎在代表它们的伙伴跪着向上天“祈祷”,祝太阳“平安无事”。
日全食即将发生时,人们又看到几批野鸟和大雁都急促地向东飞去,好像有什么东西在追赶它们一样,这正与月影移动的方向是一致的,日食时,月球的影子以1千米/秒的速度由西向东扫过,在高空的飞鸟正是看到这个黑影在追逼它们。成群的大雁由于受到惊吓而乱叫着,但是它们的“人”字队形却不变,可见其组织纪律性的严格,真的叫人钦佩。
鸡鸭的表现,更是有意思,它们可能认为是黑夜来临了。日全食开始前,天地呈现黄昏的景象,鸭子们就像寻找安全岛而躲避灾难一样,惊叫着向鸭舍飞奔。
日全食一开始,已经回到鸡舍附近的鸡群,也争先恐后地回到鸡舍,在鸡舍内开始夜间的休息。日全食结束,有些公鸡竟然伸长脖子“报晓”,刚进鸡舍才几分钟,它们以为新的一天又开始了,一边欢迎黎明的到来,一边又在呼唤人们起来工作,而这些鸡鸭也陆续出来觅食。至于这一“夜”为什么如此短暂,想必这些动物永远也不会知道这其中的奥秘。
逐渐减少的日全食
在漫长的岁月中,地球的自转在渐渐变慢。使得地球变慢的主要因素是潮汐作用。潮汐的影响在今后将使地球和月球呈现出一些有趣的天文景象。
我们知道,月球的视半径略大于太阳的视半径是发生“日全食”的首要条件。虽然在一般情况下,太阳的平均视半径略大于月球的平均视半径。但是,由于地球的轨道和月球的轨道都是椭圆的,因此,目前当太阳位于远日点而月球位于近日点时,月球仍会全部遮住太阳而发生“日全食”。
潮汐使地球自转变慢,因而地球自转角动量逐渐减少。由于地球的总能量守恒,自转角动量的减少必定引起月地距离增大以达到平衡。
当月球从现在平均离地球356334千米向外推延到375455千米,即月球与地球距离比现在再远23121千米时,“日全食”就不可能发生了。演变到这种状况约需7.5亿年,事实上所需时间可能会更长,因为当月球远离时,潮汐的作用减弱了,同时推移的速度也慢下来了。
据估计,要达到上述这段距离可能需近10亿年。这就是说,尽管在今后的每世纪里日全食的次数将逐渐减少,但要等“日全食”现象完全消失,则可能还要近10亿年的时间呢!
丧失“日全食”的观察机会,无疑对天文工作者及天文爱好者都是一个损失。值得庆幸的是,随着“日全食”次数的减少,“日环食”的出现机会在逐渐增多,这对人们来说,也算是一种补偿吧!
目前月球的自转与公转周期是同步的,因此,半个月球是永远向着地球的,另半个月球是永远背向着地球的。将来,月地距离变大,月球旋转速度减小,周期变长。但地球的周期增长更快,当地球自转速度慢到与地球公转周期相同时,月球对地球的潮汐作用就停止,于是地球也以一面朝向月球。
如果那时在月球上观看地球,那只能看见半个地球。反过来,在地球上观看月球,那也只能在朝向月球的那个半球上。背向月球的另一半球的居民,为了“赏月”,只能长途旅行到朝向月球的半球上。至于哪半个地球将朝着月球,现在是不能预料的。
不过,我们目前还不必担心哪一天月球会“不辞而别”。因为要去“旅行赏月”,至少是50亿年后的子孙后代考虑的事。或许那个时候,人类早已经迁居到其他星球上去了。
日食对卫星的影响
日食,尤其是日全食可以说是“百年不遇”的天文奇观。它不仅是人们欣赏“天狗吃太阳”这一神奇现象的难得机会,也给人们研究和认识太阳与地球的关系提供绝好契机。
但是,日食,尤其是日全食还会给人们的生活带来一些影响,其中影响较为明显的是短波通讯。万物生长靠太阳,由于太阳的普照,才有人们生活中熟悉的风雨雷电等天气过程,同样也正是由于太阳辐射,使得地球上空100千米到数千千米的大气层中产生了带电粒子,这些包含了带电粒子的地球大气层被称为电离层,是最接近人类生存环境、对人们影响最大的空间天气层。
说到日食对电离层的影响,就不得不说一下电离层的形成,电离层是由于太阳辐射(主要为紫外、远紫外及太阳X射线辐射等)电离了大气的中性粒子(主要是氧气分子和氮气分子等),使得高层大气中出现了大量的自由电子和离子,可以严重影响无线电波的传播,所以受到人们的广泛关注。
一次日全食过程可以简单地理解成一次快速的“日落”和“日出”过程,由于太阳辐射的突然消失,高层大气中电子和离子突然失去了源头,电离层不同高度的电子和离子浓度就会出现不同程度的减小。