日食:一切都与本影有关

是什么让日全食显得如此奇怪和令人敬畏?

在日全食期间,从国际空间站(位于地球上方 230 英里处)看到的月球阴影落在地球上。这张数码照片由远征 12 乘组拍摄。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,并反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


最近几天,我一直在阅读一些关于不同时代日全食的目击者描述。几乎所有这些描述的共同之处在于,被遮蔽的太阳所引起的真切敬畏感。这种敬畏感来自体验的不同方面。它体现在太阳日冕的奇异景象中,或体现在 贝利珠 的奇观中,或体现在原本温暖晴朗的日子里突然降临的寒意和呼啸而起的风中。

但困扰我的是,为什么这些现象应该产生如此强烈的发自内心的冲击。毕竟,一片流云可以很好地遮挡住阳光,一把位置合适的雨伞或手也可以做到。

这让我对月球投射的阴影的实际尺寸产生了兴趣。根据日食的结构,这个阴影实际上分为三个区域。全食的内部本影,偏食的外部半影,以及如果月球的距离允许环食(太阳在月球盘周围露出)时,介于这两者之间的伪本影


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本影是关键所在。对于穿越地球赤道的日食,当月球离我们最近时,本影的尺度大约为 150 公里宽。如果阴影以较高的纬度与地球相交,由于来自太阳的光线的角度较浅,本影可以延伸到大约 1,000 公里。本影越大,观察者看到日全食的时间就越长。

但是,如果月球处于最远的位置,本影可能会消失,只留下伪本影,或者是非常短暂的本影。例如,在 2067 年 12 月,将发生一次日食,本影很小,观看者只有短短 8 秒的时间来欣赏全食。相比之下,2017 年 8 月 21 日的北美日食的本影跨度约为 115 公里,对于位置幸运的观察者来说,最佳的全食时间为 2 分钟。

所有这些都让我回到了日全食的震撼和敬畏之处。如果您站在地球上非山区的某个地方,从您的位置可以看到的可见地平线仅为地球弯曲表面周围约 5 公里。爬上一座约 100 英尺的小山,您可以看到更远的地方——可能达到 20 公里。

因此,如果您处于跨度为 100 到 150 公里的日食本影的中心,那么您地平线内的所有事物,以及相当多的地平线外的事物,都将同时被太阳遮蔽。这绝对是在任何其他情况下都不会发生的现象。您所在位置上方大气中的光散射会发生变化,来自可见地平线以外的反射和散射的表面光也会发生变化。

日全食如此深刻地触动我们,或许并不令人惊讶。

Caleb Scharf 是哥伦比亚天体生物学中心主任,也是多本书籍的作者,包括《哥白尼情结》(2014 年)和《可缩放的宇宙》(2017 年)。他为《大众科学》撰写了“无限生命”博客,并为许多其他出版物撰稿。Scharf 与妻子和两个女儿住在纽约市。

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