日食:一切都與本影有關

是什麼讓日全食顯得如此奇怪和令人敬畏?

在日全食期間,從國際空間站(位於地球上方 230 英里處)看到的月球陰影落在地球上。這張數碼照片由遠征 12 乘組拍攝。

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,並反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


最近幾天,我一直在閱讀一些關於不同時代日全食的目擊者描述。幾乎所有這些描述的共同之處在於,被遮蔽的太陽所引起的真切敬畏感。這種敬畏感來自體驗的不同方面。它體現在太陽日冕的奇異景象中,或體現在 貝利珠 的奇觀中,或體現在原本溫暖晴朗的日子裡突然降臨的寒意和呼嘯而起的風中。

但困擾我的是,為什麼這些現象應該產生如此強烈的發自內心的衝擊。畢竟,一片流雲可以很好地遮擋住陽光,一把位置合適的雨傘或手也可以做到。

這讓我對月球投射的陰影的實際尺寸產生了興趣。根據日食的結構,這個陰影實際上分為三個區域。全食的內部本影,偏食的外部半影,以及如果月球的距離允許環食(太陽在月球盤周圍露出)時,介於這兩者之間的偽本影


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本影是關鍵所在。對於穿越地球赤道的日食,當月球離我們最近時,本影的尺度大約為 150 公里寬。如果陰影以較高的緯度與地球相交,由於來自太陽的光線的角度較淺,本影可以延伸到大約 1,000 公里。本影越大,觀察者看到日全食的時間就越長。

但是,如果月球處於最遠的位置,本影可能會消失,只留下偽本影,或者是非常短暫的本影。例如,在 2067 年 12 月,將發生一次日食,本影很小,觀看者只有短短 8 秒的時間來欣賞全食。相比之下,2017 年 8 月 21 日的北美日食的本影跨度約為 115 公里,對於位置幸運的觀察者來說,最佳的全食時間為 2 分鐘。

所有這些都讓我回到了日全食的震撼和敬畏之處。如果您站在地球上非山區的某個地方,從您的位置可以看到的可見地平線僅為地球彎曲表面周圍約 5 公里。爬上一座約 100 英尺的小山,您可以看到更遠的地方——可能達到 20 公里。

因此,如果您處於跨度為 100 到 150 公里的日食本影的中心,那麼您地平線內的所有事物,以及相當多的地平線外的事物,都將同時被太陽遮蔽。這絕對是在任何其他情況下都不會發生的現象。您所在位置上方大氣中的光散射會發生變化,來自可見地平線以外的反射和散射的表面光也會發生變化。

日全食如此深刻地觸動我們,或許並不令人驚訝。

Caleb Scharf 是哥倫比亞天體生物學中心主任,也是多本書籍的作者,包括《哥白尼情結》(2014 年)和《可縮放的宇宙》(2017 年)。他為《大眾科學》撰寫了“無限生命”部落格,併為許多其他出版物撰稿。Scharf 與妻子和兩個女兒住在紐約市。

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