本文是特别报道的一部分，该报道关于2024年4月8日在美国、墨西哥和加拿大 части 地区可见的日全食。
乍一看，日全食所需的条件听起来很专业但很普通：太阳、月球和地球排成一条直线，顺序如此。当然，这种情况大约每18个月发生一次，而且每次日食期间只有地球上狭窄的地带才能体验到完全遮蔽的奇观，但要发生一次有多难呢？
事实证明，天文上很难：地球人体验像即将发生的横跨北美洲的日全食这样的条件已经发展了数十亿年，这种现象依赖于地球和我们月球之间独特的关係。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保关于塑造我们今天世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家帕瓦蒂·普雷姆说：“人们总是将日食与太阳联系起来，但当然你真正看到的是月球。”她说，从某种意义上说，你“触摸到了月球的阴影”。这种景象“提醒我们地球和月球是相连的”。
日全食的戏剧性来自于一系列整齐的巧合。最突出的是，太阳大约是月球的400倍大，但距离地球也大约是月球的400倍远。结果产生了一种错觉，太阳和月球在我们的天空中看起来大小差不多，从而允许月球阻挡太阳的可见圆面，同时显露出其外层大气炽热的白色日冕。我们太阳系中没有其他岩石行星具有合适的比例来像地球一样体验日全食：水星和金星完全没有卫星，而火星的两颗卫星是矮小的被捕获的小行星，只能造成偏食。
我们的月球也异常巨大——它比我们太阳系中98%的同类卫星都大，仅次于气体巨行星木星和土星的少数卫星。地球的伴侣卫星在质量和相对于其行星的比例大小方面都令人惊讶。“月球是一颗非常异常的大卫星；它非常罕见，”耶鲁大学地球物理学家小伦永直说。
我们的月球之所以如此庞大，是因为形成它的碰撞。科学家们认为，大约45亿年前，一块火星大小的岩石撞击了年轻的原始地球。当尘埃落定时，现代地球及其月球伴侣幸存了下来。这真是一个金发女孩情境：较小的撞击可能只会产生一颗较小的月球，而较大的撞击可能完全摧毁地球和月球。（另一个宇宙巧合：这次撞击使月球的轨道相对于地球轨道倾斜了五度。如果月球的轨道平面与我们自己的轨道平面重合，地球将在每个新月都会经历日全食。）
随着这次字面意义上的惊天动地的撞击，我们的星球和它的月球之间开始了一场持续数十亿年的舞蹈。碰撞后不久，这两个天体非常接近，但此后它们逐渐分离，这是月球引力拖拽地球海洋并引起潮汐的结果。由于地球的自转以及海底与涨落的海洋之间的摩擦，这种水波隆起在月球正上方之前稍微达到顶峰。为了响应这种不稳定，为了守恒角动量和能量，地球的自转速度会无限小地减慢，月球逐渐远离地球。*科学家们认为，大约在20亿年前，距离增长得很快，小伦永直说。今天，月球以每年约1.5英寸的速度缓慢远离地球。
几十年来，科学家们一直在追踪地球和月球之间的距离，使用了五个称为月球测距反射器的仪器，这些仪器是在阿波罗计划以及当时的苏联无人探测车计划“月球号”期间放置在月球表面的。通过向这些反射器发射激光束并精确测量激光的光子返回地球所需的时间，科学家们已经能够定期计算激光器和反射器之间不断变化的距离，精度惊人。
美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的行星科学家毗湿奴·维斯瓦纳坦在谈到这项技术时说：“这真的改变了我们测量事物的方式。”“你可以想象测量，比如，38万公里，精度达到几毫米——这简直令人难以置信。”
同样令人难以置信的是，人类可能正在改变月球后退的速度。由于这种现象是由海洋介导的，月球后退的速度会随着地球表面晃动的水量而增加和减少。人类活动正在加速冰川融化，海洋中更多的水理论上可能会加速月球的后退。维斯瓦纳坦说，科学家们现在正在反射器数据中寻找这些迹象。
随着地月距离的变化，日全食的体验也会随之改变。数十亿年前，当月球离我们近得多时，日食可能无法让人瞥见太阳飘渺的日冕。
反过来，跳到地球未来6.2亿年，月球将漂移得足够远，以至于地球只能看到环食。今天，当月球在其绕地球轨道中较远的部分时，这些“火环”奇观就会在日食期间发生，此时月球无法完全阻挡太阳的圆面。但在遥远的未来，地球可能只会看到偏食，就像火星表面的探测车在其微小的卫星的帮助下看到的那样。
现在，在日全食即将到来的几周内，正是一个在宇宙中非常美好的时代。“总是让我觉得非常Remarkable的是，我们生活在一个月球与我们的距离恰到好处，使我们能够看到日食的时代，”普雷姆说。“这真是一个惊人的巧合。”
*编者注（2024年3月12日）：这句话在发布后经过编辑，以更正关于月球对地球海洋的拉力如何影响我们星球自转的描述。