2009年7月22日將有一次長時間的日全食出現(xiàn)在我國長江流域，觀測條件之好實為罕見，引起了專業(yè)人員與平民百姓的極大興趣。日食是一種天象，多年前曾被形象地成為“天狗吃太陽”。
新中國成立以來，首次組織的多學(xué)科大規(guī)模日全食觀測是1968年9月22日在新疆進(jìn)行的。那次觀測光學(xué)望遠(yuǎn)鏡主要布置在昭蘇縣的一個草原丘陵地帶。目睹過日全食過程的人，會感到大自然表演的壯麗和神奇。當(dāng)太陽開始完全被月亮遮擋的一瞬間，天突然黑下來，驟然吹起的一陣強冷風(fēng)掠過小山和草原，原本低頭吃草的畜群牛馬狂奔亂嘯，牧犬作吠，亮星顯現(xiàn)，月亮黑影的邊緣出現(xiàn)了美麗的但不整齊的紅色光圈。此時天上地下景色迥然，令人你目不暇接，使人震撼。
日食的發(fā)生
我們知道，地球繞著太陽運行，月球繞著地球運行。若是地球運行的軌道平面和月球的軌道平面重合，那么月球每繞地球一周就會有一次出現(xiàn)在日地連線上。這時，陽光照射月球產(chǎn)生的月影就會落到地球表面上，在月影里的地面上的人就能觀察到太陽被月球遮擋的現(xiàn)象，這現(xiàn)象就稱為日食。
圖1給出了日食形成的示意圖。圖中實線表示太陽邊緣發(fā)出的光照到月球與地球的情況。
圖1：日全食、日偏食形成圖
圖2：日環(huán)食、日偏食形成圖
從圖1可以看到，地面上T區(qū)里的人完全看不到太陽發(fā)光表面，只能看到太陽邊緣以外發(fā)生的事情。他們看到的這種現(xiàn)象稱為日全食，存在于月球與地球之間的使他們看到日全食現(xiàn)象的暗黑區(qū)域稱為本影。位于地球表面上P區(qū)里的觀測者分別能看到太陽發(fā)光表面的上部分和下部分，他們看到的是日偏食，他們看到日偏食的月影為半影。
圖2畫出了與圖1不同的日食情況。地球和月球的軌道都是橢圓形，月球到地球的距離和他們到太陽的距離是時時變化的，當(dāng)月球到地球的距離大于月球到本影錐頂端的距離時，若發(fā)生了日食，就相當(dāng)于圖2所描繪的情形。這時地面上的C區(qū)里的人看不到太陽表面的中間部分，只能看到一個環(huán)形的太陽發(fā)光表面，這種現(xiàn)象稱為日環(huán)食。圖2中K代表本影錐頂點，從K點到月球的涂成黑色的部分稱為本影，K點到地球表面由本影延伸線包圍的涂黑部分稱為偽本影。如果日食發(fā)生時，地球表面正位于K點附近，則在日食期間可以看到日環(huán)食和日全食，這種現(xiàn)象稱為全環(huán)食。
日全食的過程
月球繞著地球運行，我們把向上的方向定為北，那么月球總是從西往東繞地而行。相對地球上的人來說，太陽的最右端為太陽的西邊緣，最左側(cè)為太陽的東邊緣，月球位置的描述也是如此。所以月球遮擋太陽總是以月球的東邊緣遮擋太陽的西邊緣開始，日食也就從這個時刻開始。每次日食大約要兩個小時，按照一次日食過程中各種現(xiàn)象出現(xiàn)的時間順序，可用幾個時間來表示日全食的時間過程，如圖3所示。將地球上觀測者觀察到日食開始的時刻稱為初虧，這時在天空中看到月亮圓面的東邊緣與太陽圓面的西邊緣開始接觸，兩圓相外切，偏食開始，月亮不停的相對地球東移，當(dāng)月面的東邊緣與太陽面的東邊緣相切（相內(nèi)切）的時候，日全食開始，這個時刻稱為食既。月面中心與太陽面中心與太陽面中心最接近的時刻稱為食甚。隨著月球的繼續(xù)東移，月面西邊緣與太陽面西邊緣接觸形成兩圓第二次內(nèi)切時，稱為生光，陽光開始照到了原來的本影區(qū)，日全食結(jié)束，偏食復(fù)現(xiàn)。再過約1小時，月面西邊緣與太陽面東邊緣相切（第二次相外切），月面與太陽面完全分開，稱為復(fù)圓，日食結(jié)束。
圖3 ：日全食過程示意圖
在日全食期間可以看到很多平時難以一見的景色：(a)在食既之前的短時內(nèi)，可以看到呈現(xiàn)為窄月牙狀的紅色太陽，紅色的光是來自太陽大氣的中層--色球?qū)?，其顏色與平時我們見到的陽光不同，平常看到的陽光是從太陽大氣的底層--光球?qū)由涑鰜淼模?b)接著可看到月影東邊處出現(xiàn)了稱為貝利珠的奇觀，看起來像是放射著光芒的珠寶，這是由于陽光從月面邊緣凹凸不平處的空隙處反射過來所形成的；(c)食既之后生光之前，能看到形狀不整的泛著弱光的彌漫的物質(zhì)圍繞著黑色的月影，這就是在通常條件下看不到的太陽大氣的最外層--日冕。有時候還能見到在日冕某處的下部，即靠近月影的地方，看到發(fā)紅色光的突出物，這是從日冕中的強度較高的磁場局部區(qū)域約束的色球物質(zhì)形成的，這樣的突出物形象地被專業(yè)人員定義為日珥-就像太陽的耳朵；(d)除了日冕的整體形態(tài)外，用比較好的望遠(yuǎn)鏡在全食時段內(nèi)還能看到日冕的豐富細(xì)節(jié)，或者拍攝照片留待日后欣賞。下一節(jié)將會提到的這些細(xì)節(jié)；(e)日冕的一些部分，隨著時間有明顯的變化。如果在日全食期間，特別是全食時間較長全食期間，對日冕做了連續(xù)的拍攝，那么在非常偶然的情況下，有可能從連續(xù)的拍攝記錄中發(fā)現(xiàn)令人好奇的日冕瞬變現(xiàn)象；(f)日全食期間，還有望在太陽右側(cè)看到平日不易見到的水星?？傊?，日全食為我們提供了寶貴的觀測時機(jī)。
特別需要注意的是，在日全食之外的時間，一定不要用眼鏡直接看太陽，更不能使用沒有特殊裝備的簡單望遠(yuǎn)鏡直接目視太陽，以免眼睛被灼傷。（作者：王家龍）
