日全食形成的原因
日全食形成的原因
你聽說過日全食嗎?日全食是日食的一種，即太陽(yáng)被月亮全部遮住的天文現(xiàn)象。下面由學(xué)習(xí)啦小編為你詳細(xì)介紹日全食的相關(guān)知識(shí)。
日全食形成的原因
發(fā)生日全食是因?yàn)樘?yáng)靠近月球軌道與地球軌道的一個(gè)交點(diǎn)，而同時(shí)月球在距此點(diǎn)的最遠(yuǎn)的點(diǎn)上。即為光的直線傳播。
之所以會(huì)發(fā)生日全食，是因?yàn)榇嬖谝环N神奇的對(duì)稱性。太陽(yáng)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(yáng)之間時(shí)，對(duì)那些完全處于月亮陰影中的人來(lái)說，太陽(yáng)的表面便被完全遮擋了。太陽(yáng)變成了黑色，只留下一個(gè)金色的光環(huán)，天空變成了靛青色。鳥兒此時(shí)會(huì)失去方向，或者會(huì)飛回巢中，蝙蝠和其它夜行動(dòng)物則可能睡眼惺忪地出來(lái)活動(dòng)。
日全食的價(jià)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(cè)價(jià)值巨大。
日食，特別是日全食：是人們認(rèn)識(shí)太陽(yáng)的極好機(jī)會(huì)。我們平時(shí)所見到的太陽(yáng)，只是它的光球部分，光球外面的太陽(yáng)大氣的兩個(gè)重要的層次—色球?qū)雍腿彰幔佳蜎]在光球的明亮光輝之中。
色球?qū)邮翘?yáng)大氣中的中層，它是在光球之上厚約2000千米的一層;在太陽(yáng)外面，還包圍著溫度極高(百萬(wàn)攝氏度)但卻十分稀薄的等離子體，延伸的范圍比太陽(yáng)本身還大好幾倍，這叫做日冕。日冕的光度只有太陽(yáng)本身的百萬(wàn)分之一，平常它完全隱藏在地球大氣散射光造成的藍(lán)色天幕里。
日全食時(shí)，月亮擋住了太陽(yáng)的光球圓面，在漆黑的天空背景上，相繼顯現(xiàn)出紅色的色球和銀白色的日冕，科學(xué)工作者可以在這一特定的時(shí)機(jī)、特定的條件下，觀測(cè)色球和日冕，并拍攝色球、日冕的照片和光譜圖，從而研究有關(guān)太陽(yáng)的物理狀態(tài)和化學(xué)組成。
例如在1868年8月18日的日全食觀測(cè)中，法國(guó)的天文學(xué)家讓桑拍攝了日餌的光譜，發(fā)現(xiàn)了一種新的元素“氦”，這個(gè)元素一直在過了二十多年之后，才由英國(guó)的化學(xué)家雷姆素在地球上找到。
日食可以為研究太陽(yáng)和地球的關(guān)系提供良好的機(jī)會(huì)。太陽(yáng)和地球有著極為密切的關(guān)系。當(dāng)太陽(yáng)上產(chǎn)生強(qiáng)烈的活動(dòng)時(shí)，它所發(fā)出的遠(yuǎn)紫外線、X射線、微粒輻射等都會(huì)增強(qiáng)，能使地球的磁場(chǎng)、電離層發(fā)生擾動(dòng)，并產(chǎn)生一系列的地球物理效應(yīng)，如磁暴、極光擾動(dòng)、短波通訊中斷等。
在日全食時(shí)，由于月亮逐漸遮掩日面上的各種輻射源，從而引起各種地球物理現(xiàn)象發(fā)生變化，因此日全食時(shí)進(jìn)行各種有關(guān)的地球物理效應(yīng)的觀測(cè)和研究具有一定的實(shí)際意義，并且已成為日全食觀察研究中的重要內(nèi)容之一。
觀測(cè)和研究日全食，還有助于研究有關(guān)天文、物理方面的許多課題，利用日全食的機(jī)會(huì)，可以尋找水星軌道以內(nèi)的行星;可以測(cè)定星光從太陽(yáng)附近通過時(shí)的彎曲，從而檢驗(yàn)廣義相對(duì)論，可以研究引力的性質(zhì)等等。
此外，日食對(duì)研究日食發(fā)生時(shí)的氣象變化、生物反應(yīng)等都有一定的意義
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(jī)會(huì)做出的，而且只有通過這種機(jī)會(huì)才行。最著名的例子是1919年的。一次日全食，證實(shí)了愛因斯坦廣義相對(duì)論的正確性。
愛因斯坦1915年發(fā)表了在當(dāng)時(shí)看來(lái)是極其難懂、也極。其難以置信的廣義相對(duì)論，這種理論預(yù)言光線在巨大的引力場(chǎng)中會(huì)拐彎。人類能接觸到的最強(qiáng)的引力。場(chǎng)就是太陽(yáng)，可是太陽(yáng)本身發(fā)出很強(qiáng)的光，遠(yuǎn)處的微弱星光在經(jīng)過太陽(yáng)附近時(shí)是不是拐彎了，根本看不出來(lái)。
但如果發(fā)生日全食，擋住太陽(yáng)光，就可以測(cè)量出來(lái)光線拐沒拐彎、拐了多大的彎。機(jī)會(huì)在1919年出現(xiàn)。了，但全食帶在南大西洋上，很遙遠(yuǎn)，也很艱苦。英國(guó)天文學(xué)家愛丁頓帶著一支熱情和好奇心極強(qiáng)的觀測(cè)。隊(duì)出發(fā)了。觀測(cè)結(jié)果與愛因斯坦事先計(jì)算的結(jié)果十分吻合，從此相對(duì)論得到世人的承認(rèn)。
日食的計(jì)算涉及到太陽(yáng)和月亮運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，因此古代許多天文學(xué)家用它來(lái)驗(yàn)證自己的歷法。1969年還有人利用公元2年以前的25次日食記錄來(lái)計(jì)算地球自轉(zhuǎn)速率的長(zhǎng)期變化。另在日月食中也發(fā)現(xiàn)了沙羅周期。
在考古斷代中，根據(jù)歷史中的日食記載，可以幫助精確地確定歷史事件的具體時(shí)間，是十分可信的手段。
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日食過程詳解
一次日全食的過程可以包括以下五個(gè)時(shí)期：初虧、食既、食甚、生光、復(fù)圓。
初虧
由于月亮自西向東繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，所以日食總是在太陽(yáng)圓面的西邊緣開始的。當(dāng)月亮的東邊緣剛接觸到太陽(yáng)圓面的瞬間(即月面的東邊緣與日面的西邊緣相外切的時(shí)刻)，稱為初虧。初虧也就是日食過程開始的時(shí)刻。
食既
從初虧開始，英國(guó)天文學(xué)家倍利最早描述了這種現(xiàn)象，因此又稱為倍利珠。這是由于月球表面有許多崎嶇不平的山峰，當(dāng)陽(yáng)光照射到月球邊緣時(shí)，就形成了貝利珠現(xiàn)象。
食甚
食既以后，日輪繼續(xù)東移，當(dāng)月輪中心和日面中心相距最近時(shí)，就到食甚。
生光
對(duì)日偏食來(lái)說，食甚是太陽(yáng)被月亮遮去最多的時(shí)刻。月亮繼續(xù)往東移動(dòng)，當(dāng)月面的西邊緣和日面的西邊緣相內(nèi)切的瞬間，稱為生光，它是日全食結(jié)束的時(shí)刻。在生光將發(fā)生之前，鉆石環(huán)、貝利珠的現(xiàn)象又會(huì)出現(xiàn)在太陽(yáng)的西邊緣，但也是很快就會(huì)消失。接著在太陽(yáng)西邊緣又射出一線刺眼的光芒，原來(lái)在日全食時(shí)可以看到的色球?qū)?、日珥、日冕等現(xiàn)象迅即隱沒在陽(yáng)光之中，星星也消失了，陽(yáng)光重新普照大地。
復(fù)圓
生光之后，月面繼續(xù)移離日面，太陽(yáng)被遮蔽的部分逐漸減少，當(dāng)月面的西邊緣與日面的東邊緣相切的剎那，稱為復(fù)圓。這時(shí)太陽(yáng)又呈現(xiàn)出圓盤形狀，整個(gè)日全食過程就宣告結(jié)束了。
持續(xù)時(shí)間
日食的時(shí)間長(zhǎng)短，同月球影錐在地面上移動(dòng)的速度以及地球的自轉(zhuǎn)方向有關(guān)。以日全食來(lái)說，由于月球的視直徑僅略大于太陽(yáng)，同時(shí)月影在地面移動(dòng)速度很快，因此日全食的時(shí)間是很短暫的。在全食帶的某個(gè)地點(diǎn)所看到的日全食時(shí)間通常只有兩三分鐘，最多不超過7分鐘。如果全食帶經(jīng)過赤道附近地區(qū)，日全食時(shí)間就可延續(xù)到7分40秒，這時(shí)是觀測(cè)日全食的最好機(jī)會(huì)。
在發(fā)生日環(huán)食時(shí)，月亮總是位于遠(yuǎn)地點(diǎn)附近，這時(shí)月亮運(yùn)行的速度較慢，因此日環(huán)食的時(shí)間比較長(zhǎng)，如果日環(huán)食發(fā)生在赤道附近，那么在赤道附近觀測(cè)日環(huán)食的時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)12分42秒。
就全球范圍來(lái)說，如果把月亮半影開始遮掩日面的時(shí)間計(jì)算在內(nèi)，日食時(shí)間的長(zhǎng)度由初虧至復(fù)圓的整個(gè)過程可長(zhǎng)達(dá)三個(gè)半小時(shí)。
日偏食的時(shí)候，由于月影范圍大于其本影，食相經(jīng)過的時(shí)間長(zhǎng)短要視食分的大小而定，食分愈大，時(shí)間也就愈長(zhǎng)。
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