日食的时长取决于多个因素,比如本次日食是日全食还是日偏食,日食发生时的地月距离、日地距离等等。地月距离决定了月亮的表观大小以及月球的速度,而日地距离决定了太阳的表观大小。一般来说,日食从初亏到复圆需要几小时,而全食时间(太阳完全被遮挡的时间)为几分钟。
A 本影区出现日全食。
B 伪本影区出现日环食。
C 半影区出现日偏食
实际上,估算日食的持续时间并不难,你只需要知道太阳和月球在天空中的角大小(angular size)和月球绕地球旋转的周期。我会在下一段演示计算过程,但是如果你感兴趣的话可以在看答案之前自己计算一下。
日食发生时太阳、月球和地球的位置(不依照实际比例)
已知太阳和月球的角大小都是0.5度左右,月球绕地球一周需要一个月左右。当我们观测日食时会发现月球从太阳的西边缘开始,穿过太阳,从东边缘离开。那么月球移动的距离就是0.5加0.5等于1度。
1001年至2000年的日全食路径,显示地球各处都可以(有机会)看见日全食。这张图是由50张NASA的日食路径图合并而成的。
日食持续的时间就等于月球移动1度的时间。我们知道月球绕地球一周,也就是移动360度需要一个月,假设月球匀速运动,那么它移动1度的时间就是一个月的1/360,约等于2小时。因此一次日食的持续时间一般在2小时左右。
2008年8月1日日食过程,拍摄于俄罗斯新西伯利亚,拍摄时间间隔为三分钟
倍里珠,摄于2017年8月21日日食食甚前4秒
2012年5月20日日环食期间的日偏食
相关天文知识
日食,又称日蚀,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,即月球与太阳呈现合的状态时发生。
2009年7月日本喜界岛的日全食,图中可见到钻石环。
日食分为四种,包括日全食、日环食、日偏食和全环食,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。例如,在1999年8月11日日食发生在欧洲的日全食,吸引了非常多观光客特地前去观赏,也有旅行社推出专门为这些游客设计的行程。
2016年3月印尼巴厘巴板的日全食,图中左上方的亮点就是倍里珠
日全食是四种日食中的其中一种,当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)。
美国加利福尼亚州旧金山的日偏食,透过树叶阴影小孔成像
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. Dave Rothstein
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翻译:天文志愿文章组-袁思扬
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2.天文学名词
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