日全食發(fā)生的原理、影響及過程

　日全食發(fā)生的原理

發(fā)生日環(huán)食是因為太陽靠近月球軌道與地球軌道的的一個交點，而同時月球在距此點的最遠的點上。食既從初虧開始，就是偏食階段了。月亮繼續(xù)往東運行，太陽圓面被月亮遮掩的部分逐漸增大，陽光的強度與熱度顯著下降。當月面的東邊緣與日面的東邊緣相內(nèi)切時，稱為食既。此時整個太陽圓面被遮住，因此，食既也就是日全食開始的時刻。

之所以會發(fā)生日全食，是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。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。

日食發(fā)生時的影響及現(xiàn)象

發(fā)生日全食時，光線穿過樹葉的縫隙投影出新月的影子。發(fā)生日全食時，動物常常準備睡覺，或行為異常。發(fā)生日全食時，當?shù)氐臏囟韧ǔ陆抵辽?0度以上。當99%的太陽表面被覆蓋時，能看到的晨昏蒙影現(xiàn)象。在日全食期間，地平線的周圍會有一個窄的光帶，這是因為觀察者并不是直接站在月亮的影子下面，地球和月亮有一定的距離。在現(xiàn)代的原子鐘出現(xiàn)之前，天文學家通過對日食的古代記錄進行研究，發(fā)現(xiàn)地球旋轉(zhuǎn)的周期每個世紀變慢了0。001秒。

日全食過程

日食過程

一次日全食的過程可以包括以下五個時期：初虧、食既、食甚、生光、復圓。

初虧

由于月亮自西向東繞地球運轉(zhuǎn)，所以日食總是在太陽圓面的西邊緣開始的。當月亮的東邊緣剛接觸到太陽圓面的瞬間（即月面的東邊緣與日面的西邊緣相外切的時刻），稱為初虧。初虧也就是日食過程開始的時刻。

食既

從初虧開始，就是偏食階段了。月亮繼續(xù)往東運行，太陽圓面被月亮遮掩的部分逐漸增大，陽光的強度與熱度顯著下降。當月面的東邊緣與日面的東邊緣相內(nèi)切時，稱為食既。此時整個太陽圓面被遮住，因此，食既也就是日全食開始的時刻。

食甚

食既以后，月輪繼續(xù)東移，當月輪中心和日面中心相距最近時，就達到食甚。

生光

對日偏食來說，食甚是太陽被月亮遮去最多的時刻。月亮繼續(xù)往東移動，當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)束的時刻。在生光將發(fā)生之前，鉆石環(huán)、貝利珠的現(xiàn)象又會出現(xiàn)在太陽的西邊緣，但也是很快就會消失。接著在太陽西邊緣又射出一線刺眼的光芒，原來在日全食時可以看到的色球?qū)印⑷甄?、日冕等現(xiàn)象迅即隱沒在陽光之中，星星也消失了，陽光重新普照大地。

復圓

生光之后，月面繼續(xù)移離日面，太陽被遮蔽的部分逐漸減少，當月面的西邊緣與日面的東邊緣相切的剎那，稱為復圓。這時太陽又呈現(xiàn)出圓盤形狀，整個日全食過程就宣告結(jié)束了。

貝利珠/鉆石環(huán)

在太陽將要被月亮完全擋住時，在日面的東邊緣會突然出現(xiàn)一弧像鉆石似的光芒，好像鉆石戒指上引人注目的閃耀光芒，這就是鉆石環(huán)（DiamondRing），同時在瞬間形成為一串發(fā)光的亮點，像一串光輝奪目的珍珠高高地懸掛在漆黑的天空中，這種現(xiàn)象叫做珍珠食，英國天文學家貝利最早描述了這種現(xiàn)象，因此又稱為貝利珠（BailyBeads）。這是由于月球表面有許多崎嶇不平的山峰，當陽光照射到月球邊緣時，就形成了貝利珠現(xiàn)象。貝利珠出現(xiàn)的時間很短，通常只有一二秒鐘，緊接著太陽光就全部被遮蓋住而發(fā)生日全食了。

食分

用來表示日食的程度。對于日食而言，食分并不表示太陽圓面被遮俺的面積，而是表示日面直徑的被遮部分與太陽直徑的比值。以太陽的直徑作為1，如果食分為0．5，這就表示太陽的直徑被遮去了一半；如果食分為1，那就是太陽的整個圓面被遮住，那就是日全食。很顯然，食分越大，日面被遮掩的程度就越大。日偏食的食分是小于1．0的，日全食的食分是1。0。

食帶

由于月亮的影錐又細又長，所以當它落到地球表面時，所占的面積很小，至多不會超過地球總面積的萬分之一，它的直徑最大也只有二百六十多千米。當月球繞地球轉(zhuǎn)動時，影錐就在地面上自西向東掃過一段比較長的地帶，在月影掃過的地帶，就都可以看見日食。所以這條帶就叫做“日食帶”。帶內(nèi)發(fā)生日全食的，就叫全食帶；帶內(nèi)發(fā)生日環(huán)食的，就叫環(huán)食帶。可以看到偏食的范圍很廣闊，已經(jīng)不像一條帶子，而是很大的一片地區(qū)。

全食帶是一條寬度不過二三百千米，長約數(shù)千到10000千米的狹窄路徑（有時全食帶的寬度甚至只有幾千米），只有在全食帶掃過的地區(qū)才能看見日全食或日環(huán)食的發(fā)生。全食帶的兩旁是較廣闊的半影掃過的地區(qū)，在這些地區(qū)內(nèi)可見偏食。離全食帶愈近的偏食區(qū)，所見偏食程度愈大；離帶愈遠，可見偏食程度愈??；半影區(qū)以外的地方是看不見日食的。

由于月球是由西向東運行，所以它的影子也是沿同一方向運行，因此各地看到日食的時間是不同的。當?shù)孛嫔系奈鞑康貐^(qū)已經(jīng)處在黑影區(qū)域內(nèi)，這一地區(qū)的人已經(jīng)看到日食時，東部地區(qū)的人卻不能同時看到日食，得在月影向東移來后才能看到日食。所以，西部地區(qū)的人總是比東部地區(qū)的人先看到日食。

日食每年都有發(fā)生，但由于全食帶是一條狹窄的影帶，據(jù)估計，平均每200～300年，某一地區(qū)或城市才有機會被全食帶掃過，所以，對住在一個城市的人來說，一生可能未看到過一次日全食。

日食持續(xù)時間

日食的時間長短，同月球影錐在地面上移動的速度以及地球的自轉(zhuǎn)方向有關(guān)。以日全食來說，由于月球的視直徑僅略大于太陽，同時月影在地面移動速度很快，因此日全食的時間是很短暫的。在全食帶的某個地點所看到的日全食時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)，日全食時間就可延續(xù)到7分40秒，這時是觀測日全食的最好機會。

在發(fā)生日環(huán)食時，月亮總是位于遠地點附近，這時月亮運行的速度較慢，因此日環(huán)食的時間比較長，如果日環(huán)食發(fā)生在赤道附近，那么在赤道附近觀測日環(huán)食的時間可長達12分42秒。

就全球范圍來說，如果把月亮半影開始遮掩日面的時間計算在內(nèi)，日食時間的長度由初虧至復圓的整個過程可長達三個半小時。

日偏食的時候，由于月影范圍大于其本影，食相經(jīng)過的時間長短要視食分的大小而定，食分愈大，時間也就愈長。