日食是怎么形成的
你看過日食嗎?日食比月食更震撼!它到底是怎樣形成的呢？下面由學(xué)習(xí)啦小編為你詳細介紹日食形成的原因吧。
日食形成的原因
日食，又作日蝕，是月球運動到太陽和地球中間，如果三者正好處在一條直線時，月球就會擋住太陽射向地球的光，月球身后的黑影正好落到地球上，這時發(fā)生日食現(xiàn)象。在民間傳說中，稱此現(xiàn)象為天狗食日。日食只在朔，即月球與太陽呈現(xiàn)合的狀態(tài)時發(fā)生。日食分為日偏食、日全食、日環(huán)食、全環(huán)食。觀測日食時不能直視太陽，否則會造成短暫性失明，嚴重時甚至?xí)斐捎谰眯允鳌?/p>
日食是相當(dāng)罕見的現(xiàn)象，在四種日食中較罕見的是日全食，因為唯有在月球的本影投影在地球表面時，在該區(qū)域的人才能夠觀測到日食。日全食是一種相當(dāng)壯麗的自然景象，所以時常吸引許多游客特地到海外去觀賞日全食的景象。例如，在1999年發(fā)生在歐洲的日全食，吸引了非常多觀光客特地前去觀賞，也有旅行社推出專門為這些游客設(shè)計的行程。
日全食形成：月亮擋住了太陽造成的視覺效果
發(fā)生日全食是因為太陽靠近月球軌道與地球軌道的一個交點，而同時月球在距此點的最遠的點上。因為存在一種神奇的對稱性。太陽的直徑是月亮的400倍，而它距地球的距離正好也是月亮的400倍。結(jié)果，當(dāng)月亮完全處于地球和太陽之間時，對那些完全處于月亮陰影中的人來說，太陽的表面便被完全遮擋了。太陽變成了黑色，只留下一個金色的光環(huán)，天空變成了靛青色。這時候奇妙的現(xiàn)象發(fā)生了，鳥兒此時會失去方向，或者會飛回巢中，蝙蝠和其它夜行動物則可能睡眼惺忪地出來活動。
區(qū)域不同會有日全食和日偏食之分
月球阻擋了太陽光，在地球上造成陰影，使某些地區(qū)不能接受到部分或全部陽光。至于觀測者看到太陽給遮蓋了多少，則要視乎他們身處的地方相對月球陰影的位置。如觀測者在半影區(qū)內(nèi)(見示意圖)，他們會看到日偏食，而身處本影區(qū)的人則會看到日全食。
日食的種類
日全食
太陽比月球?qū)?00倍，但離地球也是400倍遠。由于對稱的緣故，月球的暗影，也就是落在地球表面的陰影，寬度正好可以遮住整個太陽。太陽光球完全被月亮遮住，原本明亮的太陽圓盤被黑色的月球陰影遮蓋。然而，也只有在日全食發(fā)生時才可能用肉眼觀測到模糊的日冕(日冕層)。日全食只在月球位于近地點時發(fā)生，此時月球的本影錐長度較月地之間距離長，本影錐才能掃到地球表面。由于太陽的實際體積比月球大很多，所以日全食通常只能在地球上一塊非常小的區(qū)域見到，因為月亮的本影對太陽來說只是一個小點。(在全食區(qū)之外，所見的食相是偏食)。上一次日全食發(fā)生于2015年3月20日。
在陽光照射下，月亮和地球在背向太陽的方向拖著一條影子。月亮掃過地面，產(chǎn)生了日食。日食必發(fā)生在朔日，即農(nóng)歷的初一。月亮鉆進地影，造成了月食。
日偏食
中國史書上稱“日有食之，不盡如勾”，造成日偏食的原因是因為觀測者落在月球的半影區(qū)中，觀測者會看見一部分的太陽被月球的陰影遮蓋，但另一部分仍繼續(xù)發(fā)光。太陽和月球只有部分重合，依據(jù)兩者中心的視距離遠近(太陽被月球遮蓋的最大直徑)來衡量食的大小。通常日偏食是伴隨著其他食相發(fā)生，如日全食或日環(huán)食或日全環(huán)食。但發(fā)生在極區(qū)的某些日食會是單純的日偏食(不伴隨其他食相)，這是因為月球與黃道面的距離稍遠，只有半影碰到地球表面，上一次不伴隨其他食相的日偏食發(fā)生于2014年10月23日。
日環(huán)食
當(dāng)月球處于遠地點時，月球的本影錐不能到達地球;到達地球的是由本影錐延長出的偽本影錐。此時月球的視直徑略小于太陽。因此，這時太陽邊緣的光球仍可見，形成一環(huán)繞在月球陰影周圍的亮環(huán)。(在環(huán)食區(qū)之外，所見的食相是偏食)。上一次日環(huán)食發(fā)生于2013年5月10日。
全環(huán)食
全環(huán)食只發(fā)生在地球表面與月球本影尖端非常接近，或月球與地球表面的距離和月本影的長度很接近的情形下。由于地球為球體之關(guān)系，而本影影錐接觸地球時為日全食(常為在食帶中間)，在食帶兩端由于影錐未能接觸地球，致只能有偽本影到達地球之下，所看到的是日環(huán)食。所以，當(dāng)全環(huán)食發(fā)生時，隨著地月之間的相對運動，會先后出現(xiàn)環(huán)食→全食→環(huán)食，當(dāng)然，對于某一個具體的地點來說，在一次日食過程中是不會同時看到全食和環(huán)食的。全環(huán)食發(fā)生機率甚少，上一次全環(huán)食發(fā)生于2013年11月3日。
日食的科學(xué)解釋
日食、月食是光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播的典型例證。月亮運行到太陽和地球中間并不是每次都發(fā)生日食，發(fā)生日食需要滿足兩個條件。其一，日食總是發(fā)生在朔日(農(nóng)歷初一)。也不是所有朔日必定發(fā)生日食，因為月球運行的軌道(白道)和地球運行的軌道(黃道)并不在一個平面上。白道平面和黃道平面有5°9′的夾角。其二，太陽和月球都移到白道和黃道的交點附近，太陽離交點處有一定的角度(日食限)。
由于月球、地球運行的軌道都不是正圓，日、月同地球之間的距離時近時遠，所以太陽光被月球遮蔽形成的影子，在地球上可分成本影、偽本影(月球距地球較遠時形成的)和半影。觀測者處于本影范圍內(nèi)可看到日全食;在偽本影范圍內(nèi)可看到日環(huán)食;而在半影范圍內(nèi)只能看到日偏食。
月球表面有許多高山，月球邊緣是不整齊的。在食既或者生光到來的瞬間月球邊緣的山谷未能完全遮住太陽時，未遮住部分形成一個發(fā)光區(qū)，像一顆晶瑩的“鉆石”;周圍淡紅色的光圈構(gòu)成鉆戒的“指環(huán)”，整體看來，很像一枚鑲嵌著璀璨寶石的鉆戒，叫“鉆石環(huán)”。有時形成許多特別明亮的光線或光點，好像在太陽周圍鑲嵌一串珍珠，稱作“貝利珠”(貝利是法國天文學(xué)家)。
無論是日偏食、日全食或日環(huán)食，時間都是很短的。在地球上能夠看到日食的地區(qū)也很有限，這是因為月球比較小，它的本影也比較小而短，因而本影在地球上掃過的范圍不廣，時間不長，由于月球本影的平均長度(373293公里)小于月球與地球之間的平均距離(384400公里)，就整個地球而言，日環(huán)食發(fā)生的次數(shù)多于日全食。
日食的價值意義
日全食之所以受重視，更主要的原因是它的天文觀測價值巨大，因為月球會讓原本刺眼的太陽暗下來，讓原本不易觀察的日冕層顯露出來。科學(xué)史上有許多重大的天文學(xué)和物理學(xué)發(fā)現(xiàn)是利用日全食的機會做出的，而且只有通過這種機會才行。最著名的例子是1919年的一次日全食，證實了愛因斯坦廣義相對論的正確性。
愛因斯坦1915年發(fā)表了在當(dāng)時看來是極其難懂、也極其難以置信的廣義相對論，這種理論預(yù)言光線在巨大的引力場中會拐彎。人類能接觸到的最強的引力場就是太陽，可是太陽本身發(fā)出很強的光，遠處的微弱星光在經(jīng)過太陽附近時是不是拐彎了，根本看不出來。但如果發(fā)生日全食，擋住太陽光，就可以測量出來光線拐沒拐彎、拐了多大的彎。機會在1919年出現(xiàn)了，但日全食帶在南大西洋上，很遙遠，也很艱苦。英國天文學(xué)家愛丁頓帶著一支熱情和好奇心極強的觀測隊出發(fā)了。觀測結(jié)果與愛因斯坦事先計算的結(jié)果十分吻合，從此相對論得到世人的承認。
在中國，前兩次日全食都只能在邊遠地區(qū)看到。一次是在1980年，只有中緬邊境云南瑞麗地區(qū)可見。另一次是在1997年春節(jié)之后，在中俄邊境、中國的最北端漠河可見。那次的觀測規(guī)模之大，出乎想象，世界各國的天文學(xué)家和天文愛好者，把個平時人跡罕至的北疆小鎮(zhèn)擠得比過年還熱鬧，由于人數(shù)大大超出小鎮(zhèn)的接待能力，人們只能宿營在火車和汽車上。當(dāng)時那里還是冬天，白天氣溫零下25℃左右，夜里能到零下40℃，滴水成冰，人們連洗臉漱口的水都找不到。盡管如此，觀測者們沒有一個后悔的，沒有一個不興奮異常的，都把親眼看到日全食，當(dāng)成人生中不可多得的珍貴記憶。日全食之類的天文現(xiàn)象，要說與人們的日常生活、吃喝拉撒，確實是沒有什么直接關(guān)系。但是，它代表了一種終極的人文關(guān)懷，代表了一種對大自然的極度熱愛，代表了對支配萬事萬物的自然鐵律的一種永恒的好奇和敬畏，一個國家、一個民族，不能缺少這些關(guān)懷、這些熱愛、這些好奇和這些敬畏。
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