與日全食有關(guān)的七個科學(xué)認(rèn)知

安利

當(dāng)?shù)貢r間8月21日，一次橫貫美國的大范圍地區(qū)可見的日全食引發(fā)全民觀測熱潮。這種能令白晝變?yōu)楹谝沟奶煳钠嬗^讓古人深感驚奇和畏懼，由此引發(fā)了數(shù)不盡的神話與傳說；而對日食的觀測，還直接發(fā)現(xiàn)和驗證了一系列現(xiàn)代科學(xué)理論。

1. 日全食為何極其罕見

當(dāng)月亮繞著地球轉(zhuǎn)時，恰好走到太陽前面，遮住了射向地球的太陽光，就會形成日食。按理說日食現(xiàn)象本不應(yīng)罕見，但由于月亮運行的軌道與黃道（太陽看上去在星空中走的路線）有5°多的夾角，所以月亮在太陽前面經(jīng)過時，常常不是偏上就是偏下。就地球上一個地方來說，平均5年左右才有機(jī)會看到一次太陽被部分遮住的“日偏食”；至于太陽全被遮住的“日全食”就更罕見了，平均250年才有機(jī)會看到一次日全食。在古代，日全食的發(fā)生可是一件天大的事情。即便對于現(xiàn)代人來說，日全食也是普通人翹首企盼的壯觀天象，科學(xué)家們更是珍惜這難得的天象觀測和天文研究的機(jī)會。

2. 發(fā)現(xiàn)太陽大氣

在古代，觀測日食主要用于確定初虧、復(fù)圓的時刻以修改校正日、月運行歷表，日偏食就足夠了；對日全食，除了觀賞價值之外，人們不知它還有什么“用途”。人們早就注意到，日全食發(fā)生時，黑黑的月輪外面總有一圈銀白色的光暈，但一直沒有意識到這圈光暈有什么意義，或者誤以為是地球或月球大氣造成的。西班牙天文學(xué)家何塞·華金·費雷爾通過觀測1806年6月16日發(fā)生的日全食，發(fā)現(xiàn)這個光暈其實是太陽大氣的影像，并將其命名為“日冕”（在拉丁語中是“皇冠”的意思）。短短幾分鐘的日全食成了天文學(xué)家研究太陽大氣的寶貴機(jī)會。特別是在月輪完全遮住日輪或日輪剛好要露出的一剎那拍攝的太陽大氣光譜尤為珍貴，被稱為“閃光光譜”。

3. 破解日冕高溫之謎

太陽表面溫度在幾千攝氏度左右，而太陽大氣的最外層——日冕區(qū)溫度能達(dá)上百萬攝氏度。為什么離太陽中心越遠(yuǎn)溫度反而越高？為什么溫差會如此之大？日冕高溫之謎已困擾了科學(xué)界很多年。有科學(xué)家猜測，其中的奧秘或許就在太陽表面的熱等離子體噴發(fā)上。日全食期間是觀測日冕的絕佳機(jī)會。在最近的這次日全食橫貫美國之時。美國國家航空航天局的天文學(xué)家就放飛了兩架噴氣機(jī)，以捕捉從日冕噴射出的一縷縷明亮物質(zhì)的移動。

4. 發(fā)現(xiàn)“太陽元素”

在1868年8月18日發(fā)生的日全食期間，法國天文學(xué)家皮埃爾·讓桑利用分光鏡觀測太陽大氣層，發(fā)現(xiàn)了太陽光譜黃色部分中一條未知的譜線。后來，英國天文學(xué)家洛克耶也在太陽光譜中發(fā)現(xiàn)了這條黃線，他認(rèn)為這是太陽上一種特有的元素的譜線，并將其命名為“氦”（來自希臘文“太陽”）。再后來，英國化學(xué)家拉姆塞從釔鈾礦的燃燒光譜中同樣發(fā)現(xiàn)了這條黃線，證明了地球上也存在氦。“太陽元素”——氦是迄今唯一一種先在地球以外發(fā)現(xiàn)的元素。

5. 證實廣義相對論

1919年5月29日發(fā)生在南美、大西洋、非洲一帶的日全食令愛因斯坦一舉成名，因為科學(xué)家通過對此觀測，驗證了愛因斯坦的廣義相對論。愛因斯坦預(yù)言，當(dāng)恒星的光從太陽表面掠過時，太陽的引力場會使光線的路徑發(fā)生彎曲，偏折角度為1.75角秒，是牛頓萬有引力理論所預(yù)測的兩倍。太陽耀眼的光芒使人們不可能觀測到太陽旁邊的星星，只有等日全食的時候拍下太陽周邊的恒星，再與太陽不在時同一星空的照片比較，才能確定星光是不是真有偏折。通過英國天文學(xué)家愛丁頓等人的觀測，得出星光偏離1.64角秒的結(jié)論，接近愛因斯坦的預(yù)言。

6. 其他行星能看日食嗎

地球并不是太陽系中唯一能夠看到壯觀的日全食現(xiàn)象的星球。在其他行星上看日全食要滿足幾個條件：首先需要存在一顆衛(wèi)星，這就排除了水星和金星；其次衛(wèi)星要足夠大，能夠完全覆蓋太陽盤面，同時，行星與太陽處于同一個平面。火星雖有兩顆衛(wèi)星，但它們體積太小，只能形成日環(huán)食，難以形成日全食現(xiàn)象。木星、土星、海王星和天王星都存在日全食現(xiàn)象，因為它們擁有體積較大的衛(wèi)星，并且由于太陽距離遙遠(yuǎn)，顯得體積較小。不過，它們又都是氣體行星，人不可能像在地球上那樣觀看。

7. 日全食是一種永恒現(xiàn)象嗎

日全食出現(xiàn)在當(dāng)行星、衛(wèi)星和太陽排列在同一個平面，衛(wèi)星處于行星和太陽之間，完全阻擋了行星的入射陽光。科學(xué)觀測發(fā)現(xiàn)，月球正在緩慢地遠(yuǎn)離地球。也就是說，從地球上看到的月球體積將逐漸變小。因此，在遙遠(yuǎn)的未來，月球會變得不足以完全覆蓋太陽，故無法產(chǎn)生日全食現(xiàn)象，只會是日環(huán)食?？茖W(xué)家推測，地球?qū)⒃?億年后最后一次觀看到日全食。

【責(zé)任編輯】龐 云