北京時(shí)間8月21日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，我們生活在地球上，每天都會(huì)看到早上太陽從東方升起，傍晚在西方落下，日復(fù)一日，年復(fù)一年，這對(duì)于任何人是再熟悉不過的。人類從古至今也是依據(jù)太陽的東升西落規(guī)律界定每一天的時(shí)間。

日食究竟是如何發(fā)生的?

簡(jiǎn)單來說，日食的發(fā)生是由于月球從地球與太陽之間經(jīng)過，三個(gè)天體大體處在同一條直線上，因此月球會(huì)遮擋部分或全部的日面，形成日食，整個(gè)日食過程從開始到結(jié)束最長(zhǎng)可以達(dá)到3小時(shí)左右。而此次日食過程中，月球完全遮擋日面，也就是日全食的持續(xù)時(shí)間大約是2分40秒左右，而上一次在美國(guó)大陸本土發(fā)生日全食還要追溯到1979年。

如圖所示，當(dāng)月球遮擋太陽時(shí)，會(huì)朝地球方向投射一個(gè)陰影區(qū)并掃過地球表面。這個(gè)陰影區(qū)可以分為兩個(gè)部分，較外側(cè)的區(qū)域稱為半影區(qū)，在半影區(qū)內(nèi)的觀察者會(huì)看到月球遮擋部分日面，形成日偏食;而月球陰影的核心部分被稱為本影。在本影區(qū)內(nèi)的觀察者會(huì)看到月球完全遮擋太陽，形成日全食。但是如圖所示的那樣，由于月球很小，且距離地球仍然有一段距離，因此其投射的本影區(qū)在地球表面掃過的區(qū)域?qū)挾认喈?dāng)窄，只有很少一部分地區(qū)的人能夠有幸觀察到日全食現(xiàn)象。

日全食的不同階段：

1、初虧：由于月球在天空中自西向東的視運(yùn)動(dòng)速度要比太陽的視運(yùn)動(dòng)速度更快一些，因此從地球上看去，月球會(huì)從西側(cè)逐漸“追上”太陽。也因此，當(dāng)日食發(fā)生時(shí)，地球上的觀察者會(huì)看到月球從西側(cè)逐漸接觸太陽的西側(cè)邊緣，這一階段是日食的開始，被稱作初虧。

2、食既：初虧之后就是日偏食階段，持續(xù)最長(zhǎng)可以有一小時(shí)左右，在此階段月球相對(duì)太陽繼續(xù)向東運(yùn)行，遮蔽越來越多的日面，地球上的觀察者們會(huì)感覺天空越來越暗，溫度會(huì)有較為明顯的下降。這一過程一直持續(xù)，最終月球東部邊緣終于觸碰到太陽的東部邊緣，整個(gè)太陽都被月球遮蔽，天空陷入完全黑暗，真正的日全食開始了。而在太陽被完全遮蔽之前，日面最東側(cè)還殘留最后一縷陽光的時(shí)候，會(huì)形成耀眼的“貝利珠”現(xiàn)象，這是陽光從月球表面崎嶇不平的山谷間穿過時(shí)形成的。這一階段被稱為“食既”，“既”字有“完成”的意思，顧名思義，此時(shí)月球變身的“大天狗”已經(jīng)完成了對(duì)平常光芒萬丈的太陽的“吞食”。

3、食甚：理論上說這是日全食的最高潮時(shí)刻，其意義是月球圓面中心與太陽圓面的中心兩者基本重合，但相比其他幾個(gè)時(shí)刻，食甚時(shí)刻難以被區(qū)分出來。

4、生光：月球視運(yùn)動(dòng)繼續(xù)向東，當(dāng)月面的西側(cè)邊緣逐漸離開太陽西側(cè)邊緣的一瞬間，或者說月球西側(cè)邊緣與太陽西側(cè)邊緣內(nèi)切的時(shí)刻，被遮蔽的陽光將再次閃耀，在日面西側(cè)再次出現(xiàn)“貝利珠”現(xiàn)象，它宣告了日全食階段的結(jié)束。

5、復(fù)圓：這是整個(gè)日食觀測(cè)的最終章。隨著月球繼續(xù)東行，太陽逐漸恢復(fù)耀眼奪目，整個(gè)日食過程全部結(jié)束。

在哪里觀測(cè)這次日全食?

這次日食的觀測(cè)區(qū)域覆蓋的人口量相當(dāng)可觀。除了全食帶跨越美國(guó)境內(nèi)14個(gè)州之外，實(shí)際上整個(gè)北美洲，加上南美洲一部分以及歐洲和部分非洲地區(qū)都至少可以看到日偏食。當(dāng)然，距離全食帶越遠(yuǎn)，所能看到的偏食程度越小，太陽被遮住的區(qū)域也就越小。

當(dāng)然，如果你想要觀測(cè)日全食的話，那你必須身處全食帶才可以。本次日全食的本影區(qū)寬度大約70英里(約112公里)，從美國(guó)西海岸向東南方向一直延伸到東海岸。北美大陸最先能夠目睹日食美景(初虧)的地點(diǎn)應(yīng)該是在美國(guó)西北部的俄勒岡州林肯海灘，時(shí)間是當(dāng)?shù)貢r(shí)間8月21日上午9：05(北京時(shí)間8月22日凌晨00：05)，在林肯海灘，月球完全遮蔽太陽(食既)，日全食開始的時(shí)刻大約是當(dāng)?shù)貢r(shí)間上午10：16(北京時(shí)間8月22日凌晨1：16)。

在接下來的一個(gè)半小時(shí)內(nèi)，全食帶將迅速穿越美國(guó)俄勒岡，愛達(dá)荷，懷俄明，蒙大拿，內(nèi)布拉斯加，艾奧瓦，堪薩斯，密蘇里，伊利諾伊，肯塔基，田納西，佐治亞以及北卡羅來納和南卡羅萊納州部分地區(qū)。一直到南卡羅萊納州查爾斯頓附近進(jìn)入大西洋洋面，時(shí)間是當(dāng)?shù)貢r(shí)間11日下午14：48(北京時(shí)間22日凌晨02：48)，而日全食持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的地點(diǎn)預(yù)計(jì)是在美國(guó)伊利諾伊州的卡邦達(dá)爾(Carbondale)，此處太陽被完全遮蔽的時(shí)間將達(dá)2分40秒。

日全食觀測(cè)背后的科學(xué)價(jià)值

日全食的發(fā)生在歷史上為人類認(rèn)識(shí)太陽的本質(zhì)提供了重要的機(jī)遇，在整個(gè)人類自然科學(xué)的發(fā)展過程中也占有重要的地位。

太陽最外層的大氣結(jié)構(gòu)是日冕，這是一個(gè)異常高溫區(qū)域，比底層大氣高出上百萬度。但由于這一區(qū)域物質(zhì)密度很小，日冕層的亮度很低，平常是完全無法被觀測(cè)到的。而日全食遮蔽了太陽本體，從而能夠有效暴露出日冕，人類對(duì)于太陽日冕結(jié)構(gòu)最早的觀察就來自日全食期間。

在早已研制出人工日冕儀的今天，科學(xué)家們能夠使用這種特殊儀器在望遠(yuǎn)鏡視野中人為地遮蔽日面，創(chuàng)設(shè)出一種類似日全食的效果，從而對(duì)太陽日冕進(jìn)行觀察，目前這項(xiàng)技術(shù)早已得到廣泛應(yīng)用于地面和空間望遠(yuǎn)鏡中。但即便如此，人工日冕儀所提供的視野仍然無法完全替代日全食，換句話說，月球是比人工技術(shù)好得多的天然日冕儀，它能夠讓科學(xué)家們獲取太陽日冕結(jié)構(gòu)的最完整，最精細(xì)的結(jié)構(gòu)觀測(cè)。

另外，在歷史上，愛因斯坦廣義相對(duì)論的驗(yàn)證離不開英國(guó)科學(xué)家艾丁頓對(duì)日全食的觀測(cè)。愛因斯坦在1915年提出的廣義相對(duì)論預(yù)言了在引力場(chǎng)中光線的彎曲性質(zhì)，但這一空前的顛覆性思想需要得到觀測(cè)的檢驗(yàn)。

利用1919年5月在非洲幾內(nèi)亞灣普林西比島上進(jìn)行的一次日全食觀測(cè)，愛丁頓確認(rèn)在日全食發(fā)生時(shí)，可以觀察到太陽附近的恒星位置與星圖標(biāo)注發(fā)生了變化，且變化量與愛因斯坦理論的預(yù)測(cè)值相符，從而證明了愛因斯坦理論的正確性，讓愛因斯坦名揚(yáng)天下。愛因斯坦與愛丁頓的故事早已成為世界科學(xué)史上超越國(guó)界，超越敵對(duì)國(guó)家關(guān)系的一段佳話。

事實(shí)上，在這次北美日全食期間，也有一些業(yè)余愛好者和專業(yè)的科學(xué)家打算重復(fù)去做愛丁頓當(dāng)年的工作，并利用當(dāng)前的技術(shù)進(jìn)步，讓這一觀測(cè)精度大大提升。而美國(guó)宇航局和整個(gè)西方科學(xué)界也將調(diào)用空前的專業(yè)設(shè)備，從地面，飛機(jī)上，氣球上，以及太空的大批觀測(cè)設(shè)備在日全食期間對(duì)太陽進(jìn)行前所未有的全方位觀測(cè)。

關(guān)于日食的幾條常見誤解

從人類有文字書寫歷史的最早期便出現(xiàn)了對(duì)日食事件的記載，可見人類祖先在很早就已經(jīng)注意到了日食現(xiàn)象。隨著我們對(duì)于自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)不斷加深，我們?cè)缫蚜私馊帐嘲l(fā)生的本質(zhì)并能夠進(jìn)行非常精確的預(yù)測(cè)。盡管很多曾經(jīng)的錯(cuò)誤觀念都已經(jīng)得到了科學(xué)的修正，但實(shí)際上一些常見的誤解仍然存在。

問題一：日全食會(huì)產(chǎn)生有害射線損害眼睛?

當(dāng)日全食發(fā)生時(shí)，月球會(huì)完全遮蔽太陽，從而暴露出平日里見不到的壯觀日冕，日冕發(fā)出的僅僅是常規(guī)的太陽電磁輻射，科學(xué)家們對(duì)這種輻射已經(jīng)開展了幾個(gè)世紀(jì)的研究。盡管日冕溫度很高，但由于物質(zhì)稀薄，其亮度要比太陽本身低100萬倍，這樣的情況下，再加上太陽與地球相距1.5億千米，還要穿過地球厚厚的大氣層，說要損害我們的眼睛完全是站不住腳的。當(dāng)然，如果你在太陽還沒有被完全遮蔽之前用肉眼直接去觀察太陽，那是很有可能造成視網(wǎng)膜損壞的，但這與日全食一點(diǎn)關(guān)系都沒有!

問題二：如果正在懷孕就不能看日食，因?yàn)槟菚?huì)損傷肚里的寶寶?

事實(shí)：這個(gè)謠言與第一條有“異曲同工之妙”，都是說日全食的時(shí)候可能會(huì)產(chǎn)生某種有害的射線，但這是錯(cuò)誤的。前面已經(jīng)說到，日全食期間太陽產(chǎn)生的電磁輻射不會(huì)對(duì)人體造成任何傷害。而如果要更加深究，的確有一種來自太陽的粒子會(huì)不斷穿過我們的身體。這就是太陽內(nèi)部核反應(yīng)過程中產(chǎn)生的中微子。中微子能夠任意穿過幾乎任何物體而不受阻擋，包括你和我的身體，甚至是月球，整個(gè)地球或者太陽在它面前都基本是透明的。事實(shí)上，此時(shí)此刻，每一秒鐘都有數(shù)以萬億計(jì)來自太陽的中微子穿過你的身體——不管白天還是晚上，因?yàn)橹形⒆痈静辉诤跬砩嫌姓麄€(gè)地球?yàn)槟阕钃酢１M管如此，你完全不會(huì)有任何感覺，任何人都不會(huì)有任何感覺，而且中微子是每時(shí)每刻都存在的，與日全食無關(guān)。

問題三：日全食是不祥之兆?

這個(gè)謠言有點(diǎn)像說彗星是不祥之兆的太陽版本，很多人還能夠舉出很多例子，某某災(zāi)難發(fā)生在彗星出現(xiàn)的夜晚，或是日食發(fā)生的那天。在心理學(xué)上，這種情況被稱作“確認(rèn)偏差”，意思是我們常常會(huì)選擇性地回憶或記下一些事件或細(xì)節(jié)，而去忽略那些不利或與自身信念矛盾的證據(jù)或事實(shí)，從而來支持自己的片面想法。

事實(shí)是，沒有任何證據(jù)表明人類歷史上的厄運(yùn)或大災(zāi)與彗星或者日食之間存在相關(guān)性。

問題四：在地球南北兩極是永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生日全食的?

從天文角度看，地球南北兩極相比其他地區(qū)并沒有什么特殊性。比如地球北極地區(qū)上一次發(fā)生日全食就是在2015年3月20日，當(dāng)時(shí)全食帶直接穿越了北極點(diǎn)，而且當(dāng)時(shí)正值春分時(shí)節(jié)!而在地球南極，上一次出現(xiàn)日全食是在2003年的11月23日。

問題五：每次日全食的時(shí)候是否都可以觀察到壯觀的日冕?

人們很習(xí)慣于將當(dāng)前的現(xiàn)象想象為理所當(dāng)然，但具體在太陽這個(gè)問題上，這種觀點(diǎn)很有可能是錯(cuò)誤的。比如我們習(xí)慣性認(rèn)為太陽會(huì)很有規(guī)律的遵循11年活動(dòng)周期，我們還將它寫進(jìn)了教科書。但是我們也知道在歷史上出現(xiàn)過多次不遵循這一周期的異常現(xiàn)象，比如在18世紀(jì)出現(xiàn)的所謂“蒙德極小期”，太陽的11年周期似乎消失了。

在古希臘的文獻(xiàn)中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了多次對(duì)于日全食的記載。但是令人感到奇怪的是，在這些記錄中，幾乎沒有或者極少提到日全食發(fā)生時(shí)觀察到明顯的日冕現(xiàn)象。

一直要等到1715年5月3日，英國(guó)著名天文學(xué)家哈雷對(duì)當(dāng)時(shí)那次日全食的記錄中，才出現(xiàn)了最早對(duì)于日冕的描述。這是否暗示太陽在此前1000多年里都是沒有明顯日冕結(jié)構(gòu)的?我們不知道這個(gè)問題的答案，或許永遠(yuǎn)也不會(huì)知道。

21日美國(guó)人觀看日全食將產(chǎn)生近7億美元經(jīng)濟(jì)損失

圖中是美國(guó)伊利諾斯州梅特羅波利斯市一處商業(yè)窗口張貼的廣告，他們將于8月21日全日食期間停止?fàn)I業(yè)。

8月21日出現(xiàn)的日全食現(xiàn)象將對(duì)美國(guó)公司帶來近7億美元的經(jīng)濟(jì)損失，因?yàn)樵谶@個(gè)工作日大量員工都爭(zhēng)相觀看壯觀的日全食。

目前，基于美國(guó)勞工統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，勞動(dòng)者就業(yè)咨詢公司Challenger， Gray & Christmas， Inc評(píng)估稱，21日日全食現(xiàn)象，由于大量員工觀看日全食，生產(chǎn)力空缺將帶來6.94億美元的經(jīng)濟(jì)損失。

據(jù)悉，該咨詢公司基于2016年美國(guó)勞工統(tǒng)計(jì)局調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估分析，公司使用全國(guó)平均小時(shí)工資數(shù)據(jù)和16歲以及上全職員工的調(diào)查數(shù)據(jù)，計(jì)算如果每位工人一天花20分鐘來觀察日全食，那么日食發(fā)生時(shí)損失的生產(chǎn)力將帶來多少的經(jīng)濟(jì)損失。

Challenger，Gray & Christmas， Inc副總裁安德魯·查林杰(Andrew Challenger)稱，我評(píng)估了一下，全國(guó)大約有8700萬員工將在8月21日短暫地休息，觀看此次罕見的日全食現(xiàn)象。期間產(chǎn)生的6.94億美元經(jīng)濟(jì)損失并不是一個(gè)大問題。