日食-天文现象-中文百科全书

基本简介

日食或日蚀，中国俗称天狗食日，是一种天文现象，只在月球运行至太阳与地球之间时发生。这时，对地球上的部分地区来说，月球位于太阳前方，因此来自太阳的部分或全部光线被挡住，看起来好像是太阳的一部分或全部消失了。日食只在朔，即月球与太阳呈现重合的状态时发生。

基本分类

日食分为四种，包括日全食、日环食、日偏食及全环食，其中较罕见的是全环食，只发生在地球表面与月球本影尖端非常接近的情形下，这时不同地区会出现日偏食、日全食和日环食三种不同的日食。日全食是一种相当壮丽的自然景象，所以经常吸引许多游客和天文爱好者特地到海外去观赏日全食。

日全食

日食

太阳比月球宽400倍，但离地球也是400倍远。由于对称的缘故，月球的暗影，也就是落在地球表面的阴影，宽度正好可以遮住整个太阳。太阳光球完全被月亮遮住，原本明亮的太阳圆盘被黑色的月球阴影遮盖。然而，也只有在日全食发生时才可能用肉眼观测到模糊的日冕。日全食只在月球位于近地点时发生，此时月球的本影锥长度较月地之间距离长，本影锥才能扫到地球表面。由于太阳的实际体积比月球大很多，所以日全食通常只能在地球上一块非常小的区域见到，因为月亮的本影对太阳来说只是一个小点。（在全食区之外，所见的食相是偏食）。上一次日全食发生于2012年11月13日，下一次的日全食将发生于2015年3月20日。

在阳光照射下，月亮和地球在背向太阳的方向拖着一条影子。月亮扫过地面，产生了日食。日食必发生在朔日，即农历的初一。月亮钻进地影，造成了月食。

日偏食

中国史书上称“日有食之，不尽如勾”，造成日偏食的原因是因为观测者落在月球的半影区中，观测者会看见一部分的太阳被月球的阴影遮盖，但另一部分仍继续发光。太阳和月球只有部分重合，依据两者中心的视距离远近（太阳被月球遮盖的最大直径）来衡量食的大小。通常日偏食是伴随着其他食相发生，如日全食或日环食或日全环食。但发生在极区的某些日食会是单纯的日偏食（不伴随其他食相），这是因为月球与黄道面的距离稍远，只有半影碰到地球表面，上一次不伴随其他食相的日偏食发生于2011年11月25日，下一次的不伴随其他食相的日偏食将发生于2014年10月23日。

日环食

当月球处于远地点时，月球的本影锥不能到达地球；到达地球的是由本影锥延长出的伪本影锥。此时月球的视直径略小于太阳。因此，这时太阳边缘的光球仍可见，形成一环绕在月球阴影周围的亮环。（在环食区之外，所见的食相是偏食）。上一次日环食发生于2012年5月20日，下一次的日环食将发生于2013年5月10日。

全环食

全环食只发生在地球表面与月球本影尖端非常接近，或月球与地球表面的距离和月本影的长度很接近的情形下。由于地球为球体之关系，而本影影锥接触地球时为日全食（常为在食带中间），在食带两端由于影锥未能接触地球，致只能有伪本影到达地球之下，所看到的是日环食。所以，当全环食发生时，随着地月之间的相对运动，会先后出现环食→全食→环食，当然，对于某一个具体的地点来说，在一次日食过程中是不会同时看到全食和环食的。全环食发生机率甚少，上一次全环食发生于2005年4月8日，下一次的全环食将发生于2013年11月3日。

基本原理

日食

日食一定发生在朔，即农历初一当日。此时月球位于地球和太阳之间时，但因地球轨道（黄道）与月球轨道（白道）成5°9′交角，故并非每次朔日皆有日食发生，而日食发生时，日月两者皆一定在“黄白交点”（升交点或降交点）附近。《说文》说“日蚀则朔，月蚀则望”，唐代诗人卢仝的诗句“望日蚀月月光灭，朔月掩日日光缺”，即讲述月食发生于望，日食发生于朔的道理。理论上日全食则只发生在月亮的远日区。根据计算，月亮的远日点与太阳的远日点同时发生时，地球能够观看全日食视窗的宽度约208公裏，月亮的远日点与太阳的近日点发生时，地球能够观看全日食视窗的宽度约100公裏（只有本影区而无半影区）。至于月球在近日点时，地球每一个角落就都只能观测到日环食，也就是太阳的半影区与本影区重叠。

理论上日全食则只发生在月亮的远日区。根据计算，月亮的远日点与太阳的远日点同时发生时，地球能够观看全日食视窗的宽度约208公裏，月亮的远日点与太阳的近日点发生时，地球能够观看全日食视窗的宽度约100公裏（只有本影区而无半影区）。至于月球在近日点时，地球每一个角落就都只能观测到日环食，也就是太阳的半影区与本影区重叠。

形成原因

日食

日食、月食是光在天体中沿直线传播的典型例证。月亮运行到太阳和地球中间并不是每次都发生日食，发生日食需要满足两个条件。其一，日食总是发生在朔日（农历初一）。也不是所有朔日必定发生日食，因为月球运行的轨道（白道）和太阳运行的轨道（黄道）并不在一个平面上。白道平面和黄道平面有5°9′的夹角。其二，太阳和月球都移到白道和黄道的交点附近，太阳离交点处有一定的角度（日食限）。

由于月球、地球运行的轨道都不是正圆，日、月同地球之间的距离时近时远，所以太阳光被月球遮蔽形成的影子，在地球上可分成本影、伪本影（月球距地球较远时形成的）和半影。观测者处于本影範围内可看到日全食；在伪本影範围内可看到日环食；而在半影範围内只能看到日偏食。

月球表面有许多高山，月球边缘是不整齐的。在食既或者生光到来的瞬间月球边缘的山谷未能完全遮住太阳时，未遮住部分形成一个发光区，像一颗晶莹的“钻石”；周围淡红色的光圈构成钻戒的“指环”，整体看来，很像一枚镶嵌着璀璨宝石的钻戒，叫“钻石环”。有时形成许多特别明亮的光线或光点，好像在太阳周围镶嵌一串珍珠，称作“贝利珠”（贝利是法国天文学家）。

无论是日偏食、日全食或日环食，时间都是很短的。在地球上能够看到日食的地区也很有限，这是因为月球比较小，它的本影也比较小而短，因而本影在地球上扫过的範围不广，时间不长，由于月球本影的平均长度(373293公裏)小于月球与地球之间的平均距离(384400公裏)，就整个地球而言，日环食发生的次数多于日全食。

历史沿革

1.中国观测日食历史悠久，早在公元前1948年就有人观测到了日食。中国在公元前2300多年前就有了当时最先进的天文观象台。中国历来重视日食的预报，据说夏代一位天文官因沉湎酒色，漏报日食，被砍首以警示玩忽职守者。中国有世界上最早、最完整、最丰富的日食记录。光是古书(至清代)的史料（不包括甲骨文），就有1000多次日食记录。最早是《尚书》记载的发生在公元前1948年的一次日食。《诗经》中更是详细记载了发生在公元前776年9月6日的日食：“十月之交，朔日辛卯，日有食之。”世界天文学家普遍承认中国古代日食记录的可信程度最高，为世人留下了珍贵的科学文化遗产。中国古代夏、商、周时期因历史久远，缺乏精确的文字记录，因此难以精确地断代，而日食天象就像是一座相当精确的历史时锺，可以帮助确定一些历史事件的时间。

2.古代西方一次日食中止一场战争，西洋最有名的故事记载是在西元前585年。米提斯与利比亚两族打仗，打到一半时忽然间太阳消失不见了，两族族人害怕灾祸的到来，终于达成美好的结果－－两族讲和通婚。对于日食现象的看法，除了大溪地人把日食当成正面意义外，其他的国家都将他作负面的解释。譬如西元前六百多年，雅典攻打某族时，因为发生食相而害怕不敢继续前进，就因为延迟了进攻，反倒让敌方趁这段时间有了準备，结果当雅典军队进攻敌方时，反而被打败了。

3.各民族对日全食有着如天狗吃日、狼逐日等等不同的解释，并有其各自解决的方法。中国古时候，民间是以敲锣打鼓的方式来对付；由于日全食的时间通常很短（至多七分半锺），所以在人们敲敲打打后，太阳可能就会马上重现，因而免除了人们的惊慌。中国对日食的记载很早，在汉朝的墓中就挖出许多石头，这些石头上刻画了很多日月星辰的图形，其中一个画有「日月合璧」，亦即太阳与月亮叠在一起，这就是当时的日食记录。中国人对日食的科学解释为阴侵阳，中国很早就知道视为「阴」的月亮，遮蔽了视为「阳」的太阳，而造成日食现象。古时候有「月盈则食」的说法，意指月食现象发生都是在满月之时。日食发生时，中国古代朝廷也会有所行动；中国人认为天代表大自然，太阳在大自然裏有着最崇高的地位，皇帝称为天子，则意指其为上天派来管理人民的。既然天代表皇帝的父亲，它会透过太阳表面上的现象来警告其地上的代理人－－皇帝，明示他做错什麽事情、有什麽事情要小心等等；于是，透过各种征兆呈现出来，日食就是一个常被利用的状况。根据古书避镇殿记载，汉朝每当发生日食时，皇帝就不到大殿做早朝，而到偏殿旁的小殿进行早朝，并且一切从简。传说中，把日食称作“天狗吞日”。而“天狗吞日”的科学解释就是日食。日食是光在天体中沿直线传播的典型例证。

4.日食击鼓。

夏季六月初一日，发生了日食。击鼓，用牺牲祭祀土地神庙，这是不合于常礼的。只有夏历四月的初一，阴气没有发作，如果发生日食，才用玉帛祭祀土地之神，在朝廷之上击鼓。

原文：夏六月辛未，朔，日有食之。鼓，用牲于社，非常也。唯正月之朔，慝未作，日有食之，于是乎用币于社，伐鼓于朝。《左传》

活动周期

这一周期平均为22年，它包含两个11年的太阳黑子周期，在每个周期中，太阳黑子的磁极极性相反，而其他各种日面现象的变化也象黑子一样有两次高潮和两次低潮。这些日面现象包括日珥、耀斑和磁效应等的频数起伏，磁效应则包括极光和对地球上无线电干扰的增强。太阳黑子的11年基本周期（有时也称为太阳活动周）是施瓦贝于1843年宣布发现的。有人企图把太阳活动周期同其他各种现象的变化联系在一起，如太阳直径的微小变化。甚至树木年轮的变化都同太阳活动周期有关。

主要食象

日全食发生时，根据月球圆面同太阳圆面的位置关系，可分成五种食象：

1．初亏。月球比太阳的视运动走得快。日食时月球追上太阳。月球东边缘刚刚同太阳西边缘相“接触”时叫做初亏，是第一次“外切”，是日食的开始。

2．食既。初亏后大约一小时，月球的东边缘和太阳的东边缘相“内切”的时刻叫做食既，是日全食（或日环食）的开始，对日全食来说这时月球把整个太阳都遮住了，对日环食来说这时太阳开始形成一个环；日食过程中，月亮阴影与太阳圆面第一次内切时二者之间的位置关系，也指发生这种位置关系的时刻。

食既发生在初亏之后。从初亏开始，月亮继续往东运行，太阳圆面被月亮遮掩的部分逐渐增大，阳光的强度与热度显着下降。当月面的东边缘与日面的东边缘相内切时，称为食既。天空方向与地图东西方向相反。

3．食甚。是太阳被食最深的时刻，月球中心移到同太阳中心距离最近；日偏食过程中，太阳被月亮遮盖最多时，两者之间的位置关系；日全食与日环食过程中，太阳被月亮全部遮盖而两个中心距离最近时，两者之间的位置关系。也指发生上述位置关系的时刻。

4．生光。月球西边缘和太阳西边缘相“内切”的时刻叫生光，是日全食的结束；从食既到生光一般只有二三分锺，最长不超过七分半锺。

对于日食，食甚后，月亮相对日面继续往东移动。

5．复圆。生光后大约一小时，月球西边缘和太阳东边缘相“接触”时叫做复圆，从这时起月球完全“脱离”太阳，日食结束。

日全食与日环食都有上述5个过程，而日偏食只有初亏、食甚、复圆3个过程，没有食既、生光。

辞海另解：日食的过程中，月亮阴影和太阳圆面第二次外切时的位置关系，也指发生这种位置关系的时刻。复圆是日食过程的结束。

观测方法

医学专家指出，长时间直视太阳因其紫外线和红外线而导致视网膜黄斑被烧伤的“日光性视网膜炎”，是几乎无法治疗的。视网膜黄斑是视网膜当中最敏感的部位，它使光线汇聚，让影像清晰。一旦被烧伤，视网膜黄斑将永远无法复原。被烧伤时可能没有感觉，但几小时以后就会出现反应，严重者失明。为此观看日全食时，首先要注意一点：千万不要用肉眼或任何光学设备（如望远镜等）直视太阳！这不仅仅是一个建议，还是一个非常严肃的警告。

日食

（一）快速简易的观测方法

日食

其实，建议的做法仅仅使用两张白纸即可。一张白色纸板用作银幕，另一张纸板上戳一个针孔，将针孔纸板举起，尽量远离银幕纸板。两纸板距离越远，形成的图像就越大。

当然，还有更为简易的方式，只需要自己的双手帮忙，将双手举起，手指相互垂直、交叉重叠，于是双手形成了一个带有许多小孔的网，这些小孔可以作为简易的成像孔。（小孔成像）

（二）买观测眼镜

保护眼镜需要一副特别的眼镜。市场上有这种专用太阳观察保护镜的眼镜。要小心质量，平时佩戴的太阳眼镜是不可以的，也不可以自製观测眼镜，这是十分危险的。

（三）购买专业的观测膜贴在望远镜上也是可以的，但需要几十元一块。

观测贝利珠及日珥拍摄好贝利珠及日珥现象的关键是掌握好时机，因为它一闪即逝，顶多能延续几秒锺，因此人们必须在食既前和生光前一两分锺开始密切监视取景器上的毛玻璃，一看到贝利珠及日珥就果断曝光，决不能有片刻犹豫，注意别忘了去掉滤光片。

下面简要介绍日全食时的天空可观测的天体情况。

1．土星在太阳的正东面，非常接近地面，在城市不是那麽容易观测到

2．大部分人从未见过的水星就在太阳的东面旁边，非常明显

3．金星和火星在太阳的西边，在地面看来，已经在西边天空

4．全天最亮的恆星天狼星，在南方天空

5．非常着名的亮星云集的冬季星座猎户座，在正南方天空高高悬挂，用望远镜观测，猎户座大星云（猎户大星系）就在其中

6．在本次日全食的天空中，除太阳外，天空中最明亮的天体由亮到暗排序：金星、水星、土星、天狼星、火星

7．比较明亮的容易观测的恆星还有：猎户座的参宿四和参宿七、大犬座的天狼星、双子座的北河二和北河三、小犬座的南河三、御夫座的五车二、狮子座的轩辕十四

意义价值

日全食之所以受重视，更主要的原因是它的天文观测价值巨大，因为月球会让原本刺眼的太阳暗下来，让原本不易观察的日冕层显露出来。科学史上有许多重大的天文学和物理学发现是利用日全食的机会做出的，而且只有通过这种机会才行。最着名的例子是1919年的一次日全食，证实了爱因斯坦广义相对论的正确性。爱因斯坦1915年发表了在当时看来是极其难懂、也极其难以置信的广义相对论，这种理论预言光线在巨大的引力场中会拐弯。人类能接触到的最强的引力场就是太阳，可是太阳本身发出很强的光，远处的微弱星光在经过太阳附近时是不是拐弯了，根本看不出来。但如果发生日全食，挡住太阳光，就可以测量出来光线拐没拐弯、拐了多大的弯。机会在1919年出现了，但日全食带在南大西洋上，很遥远，也很艰苦。英国天文学家爱丁顿带着一支热情和好奇心极强的观测队出发了。观测结果与爱因斯坦事先计算的结果十分吻合，从此相对论得到世人的承认。

在中国，前两次日全食都只能在边远地区看到。一次是在1980年，只有中缅边境云南瑞丽地区可见。另一次是在1997年春节之后，在中俄边境、中国的最北端漠河可见。那次的观测规模之大，出乎想象，世界各国的天文学家和天文爱好者，把个平时人迹罕至的北疆小镇挤得比过年还热闹，由于人数大大超出小镇的接待能力，人们只能宿营在火车和汽车上。当时那裏还是冬天，白天气温零下25℃左右，夜裏能到零下40℃，滴水成冰，人们连洗脸漱口的水都找不到。尽管如此，观测者们没有一个后悔的，没有一个不兴奋异常的，都把亲眼看到日全食，当成人生中不可多得的珍贵记忆。日全食之类的天文现象，要说与人们的日常生活、吃喝拉撒，确实是没有什麽直接关系。但是，它代表了一种终极的人文关怀，代表了一种对大自然的极度热爱，代表了对支配万事万物的自然铁律的一种永恆的好奇和敬畏，一个国家、一个民族，不能缺少这些关怀、这些热爱、这些好奇和这些敬畏。

主要事件

发生时间

全食2008年08月01日新疆阿勒泰，甘肃北部边缘，内蒙古额济纳旗，宁夏，陕西中北部，河南带食而没。

全食2009年07月22日上午贵州，藏东南察隅，云南西北部，四川，重庆，湖北西南部，南部，湖南北部，安徽，江西，浙江，上海，江苏南部。

环食 2010年01月15日云南西部，西北部，四川大部，陕西，湖北，河南，山东，带食而没。

环食2012年05月21日海南，广东，福建，台湾省北部，带食而出。

全食2016年3月9日，东亚及东南亚地区将迎来一场日食。其中东南亚部分地区可见日全食，全食带从印度洋东北部开始，经过印度尼西亚、西太平洋部分岛屿，在太平洋东北部结束。中国华南、华中、华东、西南、西北南部、华北南部、东北东南部可见日偏食，地理位置越往南，观测条件越理想，可见日偏食的时间越长，食分也越大。

环食 2020年06月21日西藏那曲，西藏普兰，昌都，四川南部，贵州中部，广西东北部，广东北部，东北部，江西，福建，台湾省中南部，下午。

环食2030年06月01日内蒙古根河，黑龙江黑河，伊春，鹤岗，抚远等地，下午。

全食 2034年03月20日西藏西南部，带食而没。

全食2035年09月02日新疆叶城，若羌，甘肃玉门，内蒙古乌海，呼和浩特，河北张家口，北京，天津蓟县，辽宁西南部，辽东半岛大部，上午。

环食 2041年10月25日内蒙古呼锡林浩特，通辽，辽宁沈阳，抚顺，本溪，吉林通化等地，上午。

全食 2042年04月20日曾母暗沙，上午环食。

环食 2057年07月02日新疆东部，哈密，甘肃极北部和内蒙古西部极少地区，带食而出。

全食 2060年04月30日新疆喀什，库尔勒，甘肃玉门，兰州，青海西宁，陕西西安，带食而没。

环食2063年02月28日曾母暗沙南安礁

全食 2063年08月24日新疆塔克拉马干沙漠腹地，哈密，内蒙古霍林郭勒，二连浩特，通辽，吉林长春，延吉，上午。

环食2064年02月17日西藏东南部，林芝，昌都，青海西宁，甘肃中部金昌，武威，宁夏，内蒙大部，山西，吉林，黑龙江中南部，带食而没。

全食2070年04月11日西沙群岛，台南南部，上午。

环食 2074年01月27日广西北海，广东雷州半岛至中部，东北部，江西南部，福建中南部，傍晚。

环食2074年07月24日南海西沙群岛和南沙群岛之间，上午（不经过任何岛屿），

全食 2082年08月24日曾母暗沙，带食而出。

环食2085年06月22日云南西双版纳，思茅，个旧，贵州都匀，贵阳，湖南中南部，江西中部，浙江东南部，福建北部，上午。

全食 2088年04月21日新疆阿克苏，库尔勒，甘肃中部，带食而没。

全食2089年10月04日四川南部宜宾，重庆，湖南，江西，福建，带食而出。

环食 2095年11月27日辽宁沈阳，大连，带食而出。

环食2096年11月15日曾母暗沙，带食而出。

最长日食

日食(月亮界于太阳和地球之间)持续的最长时间为7分31秒。1955年发生在费城西部持续时间为7分8秒的日食是近年最长的一次。据预测，2186年大西洋中部地区将发生一次持续时间7分29秒的日食。1995年，泰国曼谷的一次日食中，一位母亲和孩子被摄影照片，这次日食在该国某些地区为日全食。月食(月亮运行进入地球的阻影)持续的最长时间为1小时47分。2000年7月16日，在北美的西海岸人们看到这种景象。