日食是怎么形成的
你看過(guò)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(xì)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(yùn)動(dòng)到太陽(yáng)和地球中間，如果三者正好處在一條直線時(shí)，月球就會(huì)擋住太陽(yáng)射向地球的光，月球身后的黑影正好落到地球上，這時(shí)發(fā)生日食現(xiàn)象。在民間傳說(shuō)中，稱此現(xiàn)象為天狗食日。日食只在朔，即月球與太陽(yáng)呈現(xiàn)合的狀態(tài)時(shí)發(fā)生。日食分為日偏食、日全食、日環(huán)食、全環(huán)食。觀測(cè)日食時(shí)不能直視太陽(yáng)，否則會(huì)造成短暫性失明，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐捎谰眯允鳌?/p>
日食是相當(dāng)罕見(jiàn)的現(xiàn)象，在四種日食中較罕見(jiàn)的是日全食，因?yàn)槲ㄓ性谠虑虻谋居巴队霸诘厍虮砻鏁r(shí)，在該區(qū)域的人才能夠觀測(cè)到日食。日全食是一種相當(dāng)壯麗的自然景象，所以時(shí)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(jì)的行程。
日全食形成：月亮擋住了太陽(yáng)造成的視覺(jué)效果
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。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(shuō)，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。這時(shí)候奇妙的現(xiàn)象發(fā)生了，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)。
區(qū)域不同會(huì)有日全食和日偏食之分
月球阻擋了太陽(yáng)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(yáng)光。至于觀測(cè)者看到太陽(yáng)給遮蓋了多少，則要視乎他們身處的地方相對(duì)月球陰影的位置。如觀測(cè)者在半影區(qū)內(nèi)(見(jiàn)示意圖)，他們會(huì)看到日偏食，而身處本影區(qū)的人則會(huì)看到日全食。
日食的種類
日全食
太陽(yáng)比月球?qū)?00倍，但離地球也是400倍遠(yuǎn)。由于對(duì)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(gè)太陽(yáng)。太陽(yáng)光球完全被月亮遮住，原本明亮的太陽(yáng)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(shí)才可能用肉眼觀測(cè)到模糊的日冕(日冕層)。日全食只在月球位于近地點(diǎn)時(shí)發(fā)生，此時(shí)月球的本影錐長(zhǎng)度較月地之間距離長(zhǎng)，本影錐才能掃到地球表面。由于太陽(yáng)的實(shí)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(jiàn)到，因?yàn)樵铝恋谋居皩?duì)太陽(yáng)來(lái)說(shuō)只是一個(gè)小點(diǎn)。(在全食區(qū)之外，所見(jiàn)的食相是偏食)。上一次日全食發(fā)生于2015年3月20日。
在陽(yáng)光照射下，月亮和地球在背向太陽(yáng)的方向拖著一條影子。月亮掃過(guò)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(jìn)地影，造成了月食。
日偏食
中國(guó)史書上稱“日有食之，不盡如勾”，造成日偏食的原因是因?yàn)橛^測(cè)者落在月球的半影區(qū)中，觀測(cè)者會(huì)看見(jiàn)一部分的太陽(yáng)被月球的陰影遮蓋，但另一部分仍繼續(xù)發(fā)光。太陽(yáng)和月球只有部分重合，依據(jù)兩者中心的視距離遠(yuǎn)近(太陽(yáng)被月球遮蓋的最大直徑)來(lái)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(huì)是單純的日偏食(不伴隨其他食相)，這是因?yàn)樵虑蚺c黃道面的距離稍遠(yuǎn)，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(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，月球的本影錐不能到達(dá)地球;到達(dá)地球的是由本影錐延長(zhǎng)出的偽本影錐。此時(shí)月球的視直徑略小于太陽(yáng)。因此，這時(shí)太陽(yáng)邊緣的光球仍可見(jiàn)，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(jiàn)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(zhǎng)度很接近的情形下。由于地球?yàn)榍蝮w之關(guān)系，而本影影錐接觸地球時(shí)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(dá)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(shí)，隨著地月之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，會(huì)先后出現(xiàn)環(huán)食→全食→環(huán)食，當(dāng)然，對(duì)于某一個(gè)具體的地點(diǎn)來(lái)說(shuō)，在一次日食過(guò)程中是不會(huì)同時(shí)看到全食和環(huán)食的。全環(huán)食發(fā)生機(jī)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(yùn)行到太陽(yáng)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(gè)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?yàn)樵虑蜻\(yùn)行的軌道(白道)和地球運(yùn)行的軌道(黃道)并不在一個(gè)平面上。白道平面和黃道平面有5°9′的夾角。其二，太陽(yáng)和月球都移到白道和黃道的交點(diǎn)附近，太陽(yáng)離交點(diǎn)處有一定的角度(日食限)。
由于月球、地球運(yùn)行的軌道都不是正圓，日、月同地球之間的距離時(shí)近時(shí)遠(yuǎn)，所以太陽(yáng)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(yuǎn)時(shí)形成的)和半影。觀測(cè)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(lái)的瞬間月球邊緣的山谷未能完全遮住太陽(yáng)時(shí)，未遮住部分形成一個(gè)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(lái)，很像一枚鑲嵌著璀璨寶石的鉆戒，叫“鉆石環(huán)”。有時(shí)形成許多特別明亮的光線或光點(diǎn)，好像在太陽(yáng)周圍鑲嵌一串珍珠，稱作“貝利珠”(貝利是法國(guó)天文學(xué)家)。
無(wú)論是日偏食、日全食或日環(huán)食，時(shí)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?yàn)樵虑虮容^小，它的本影也比較小而短，因而本影在地球上掃過(guò)的范圍不廣，時(shí)間不長(zhǎng)，由于月球本影的平均長(zhǎng)度(373293公里)小于月球與地球之間的平均距離(384400公里)，就整個(gè)地球而言，日環(huán)食發(fā)生的次數(shù)多于日全食。
日食的價(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，因?yàn)樵虑驎?huì)讓原本刺眼的太陽(yáng)暗下來(lái)，讓原本不易觀察的日冕層顯露出來(lái)?？茖W(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(guò)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(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的正確性。
愛(ài)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(guò)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(méi)拐彎、拐了多大的彎。機(jī)會(huì)在1919年出現(xiàn)了，但日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(ài)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(ài)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)。
在中國(guó)，前兩次日全食都只能在邊遠(yuǎn)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(jiàn)。另一次是在1997年春節(jié)之后，在中俄邊境、中國(guó)的最北端漠河可見(jiàn)。那次的觀測(cè)規(guī)模之大，出乎想象，世界各國(guó)的天文學(xué)家和天文愛(ài)好者，把個(gè)平時(shí)人跡罕至的北疆小鎮(zhèn)擠得比過(guò)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(yíng)在火車和汽車上。當(dāng)時(shí)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(cè)者們沒(méi)有一個(gè)后悔的，沒(méi)有一個(gè)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(shuō)與人們的日常生活、吃喝拉撒，確實(shí)是沒(méi)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(duì)大自然的極度熱愛(ài)，代表了對(duì)支配萬(wàn)事萬(wàn)物的自然鐵律的一種永恒的好奇和敬畏，一個(gè)國(guó)家、一個(gè)民族，不能缺少這些關(guān)懷、這些熱愛(ài)、這些好奇和這些敬畏。
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