本文是特別報道的一部分，該報道關於2024年4月8日在美國、墨西哥和加拿大 части 地區可見的日全食。
乍一看，日全食所需的條件聽起來很專業但很普通：太陽、月球和地球排成一條直線，順序如此。當然，這種情況大約每18個月發生一次，而且每次日食期間只有地球上狹窄的地帶才能體驗到完全遮蔽的奇觀，但要發生一次有多難呢？
事實證明，天文上很難：地球人體驗像即將發生的橫跨北美洲的日全食這樣的條件已經發展了數十億年，這種現象依賴於地球和我們月球之間獨特的關係。
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約翰斯·霍普金斯大學應用物理實驗室的行星科學家帕瓦蒂·普雷姆說：“人們總是將日食與太陽聯絡起來，但當然你真正看到的是月球。”她說，從某種意義上說，你“觸控到了月球的陰影”。這種景象“提醒我們地球和月球是相連的”。
日全食的戲劇性來自於一系列整齊的巧合。最突出的是，太陽大約是月球的400倍大，但距離地球也大約是月球的400倍遠。結果產生了一種錯覺，太陽和月球在我們的天空中看起來大小差不多，從而允許月球阻擋太陽的可見圓面，同時顯露出其外層大氣熾熱的白色日冕。我們太陽系中沒有其他岩石行星具有合適的比例來像地球一樣體驗日全食：水星和金星完全沒有衛星，而火星的兩顆衛星是矮小的被捕獲的小行星，只能造成偏食。
我們的月球也異常巨大——它比我們太陽系中98%的同類衛星都大，僅次於氣體巨行星木星和土星的少數衛星。地球的伴侶衛星在質量和相對於其行星的比例大小方面都令人驚訝。“月球是一顆非常異常的大衛星；它非常罕見，”耶魯大學地球物理學家小倫永直說。
我們的月球之所以如此龐大，是因為形成它的碰撞。科學家們認為，大約45億年前，一塊火星大小的岩石撞擊了年輕的原始地球。當塵埃落定時，現代地球及其月球伴侶倖存了下來。這真是一個金髮女孩情境：較小的撞擊可能只會產生一顆較小的月球，而較大的撞擊可能完全摧毀地球和月球。（另一個宇宙巧合：這次撞擊使月球的軌道相對於地球軌道傾斜了五度。如果月球的軌道平面與我們自己的軌道平面重合，地球將在每個新月都會經歷日全食。）
隨著這次字面意義上的驚天動地的撞擊，我們的星球和它的月球之間開始了一場持續數十億年的舞蹈。碰撞後不久，這兩個天體非常接近，但此後它們逐漸分離，這是月球引力拖拽地球海洋並引起潮汐的結果。由於地球的自轉以及海底與漲落的海洋之間的摩擦，這種水波隆起在月球正上方之前稍微達到頂峰。為了響應這種不穩定，為了守恆角動量和能量，地球的自轉速度會無限小地減慢，月球逐漸遠離地球。*科學家們認為，大約在20億年前，距離增長得很快，小倫永直說。今天，月球以每年約1.5英寸的速度緩慢遠離地球。
幾十年來，科學家們一直在追蹤地球和月球之間的距離，使用了五個稱為月球測距反射器的儀器，這些儀器是在阿波羅計劃以及當時的蘇聯無人探測車計劃“月球號”期間放置在月球表面的。透過向這些反射器發射雷射束並精確測量雷射的光子返回地球所需的時間，科學家們已經能夠定期計算雷射器和反射器之間不斷變化的距離，精度驚人。
美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心的行星科學家毗溼奴·維斯瓦納坦在談到這項技術時說：“這真的改變了我們測量事物的方式。”“你可以想象測量，比如，38萬公里，精度達到幾毫米——這簡直令人難以置信。”
同樣令人難以置信的是，人類可能正在改變月球后退的速度。由於這種現象是由海洋介導的，月球后退的速度會隨著地球表面晃動的水量而增加和減少。人類活動正在加速冰川融化，海洋中更多的水理論上可能會加速月球的後退。維斯瓦納坦說，科學家們現在正在反射器資料中尋找這些跡象。
隨著地月距離的變化，日全食的體驗也會隨之改變。數十億年前，當月球離我們近得多時，日食可能無法讓人瞥見太陽飄渺的日冕。
反過來，跳到地球未來6.2億年，月球將漂移得足夠遠，以至於地球只能看到環食。今天，當月球在其繞地球軌道中較遠的部分時，這些“火環”奇觀就會在日食期間發生，此時月球無法完全阻擋太陽的圓面。但在遙遠的未來，地球可能只會看到偏食，就像火星表面的探測車在其微小的衛星的幫助下看到的那樣。
現在，在日全食即將到來的幾周內，正是一個在宇宙中非常美好的時代。“總是讓我覺得非常Remarkable的是，我們生活在一個月球與我們的距離恰到好處，使我們能夠看到日食的時代，”普雷姆說。“這真是一個驚人的巧合。”
*編者注（2024年3月12日）：這句話在釋出後經過編輯，以更正關於月球對地球海洋的拉力如何影響我們星球自轉的描述。