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#1

运动中的月亮

上个月尾的夜空迎来了一位特殊嘉宾―草莓月亮。

图源:网络

哦纰谬,是这张。

图源:网络

“草莓月亮”虽然含有“草莓”,但并不是指月亮的形状像草莓,而是人们以为,夏日第一个满月到来的时刻,是收获成熟草莓的日子。

这种由月球、地球的相对位置发生的壮丽情景尚有许多,好比超级血月、月相和日食。

左:超级血月 中:月相 右:日食(图源NASA)

对于日食,想必人人并不生疏,日食以其短暂却绚烂绝妙的演出,吸引着成千上万的天文、摄影兴趣者和通俗民众的眼光。日食又分为日偏食、日环食和日全食。

日全食是最为神秘且迷人的一种,每一越日全食的到来不仅是一场视觉盛宴,更是一场科研事情者的科学大餐!小编「bian」今天就带人人领会一下日全食。

壮丽的日全食(图源:MrEclipse网站)

#2

神秘且完善的月球

日食泛起在当行星、卫星和太阳排列在统一个平面时,正好卫星处于行星和太阳之间,卫星阻挡了太阳入射的光。以是日食的发生具有不确定性,且统一地址考察到日食的时间距离很长,这使得日全食具有时间神秘性。

但加倍神秘的是,在太阳系中,地球就处在日全食剧目的“最佳观影区”。

为什么说是地球是“最佳观影区”呢?是由于地球并非太阳系中唯一能够浏览日食或月食的行星,但却是浏览日全食的最佳位置,日全食可以完全遮盖住太阳。我们拿火星来举例,下图【tu】是好奇号火星车拍摄到的火星日食情景。

火星日食(图源:NASA)

上面的动图显示的就是火星的卫星火卫一(Phobos)经由太阳面时的情景。火卫一飞快地掠过了太阳,留下了一【yi】个不规则的黑影。但由于火星 xing[一太小了,它不能完全盖住太阳。因此火星上看到的只是日偏食或者是日环食:

地球的日全食(图源:NASA)

我们在地面上可以浏览到日全食,要多亏月球完善的巨细和相对 dui[距离。太阳直径约莫是月球直径的400倍,太阳到地球的距离差不多也是月球到地球距离的400倍。因此我们从地球上看,天上的太阳和月亮险些是一样大的。这样当月球运行到地球和太阳中央时,它就会完全盖住太阳。我们在地球上就可以看到壮观的日全{quan}食情景。

#3

揭开神秘的面纱,

日全食令科学家着迷

一个多世纪以来,科学家们已经行使日全食获得了许多突破性功效,好比:破译太阳的结构和爆炸事【shi】宜,为爱因斯坦的广义相对论提供了有力证{zheng}据,甚至还发现一种新元素――氦,等等。直到现在,每一越日全食的到来,也都市令科学家深深的着迷。

接下来小编就带人人划分看看,日全食的历程中,在太阳、地球方面的一些研究内容。

在太阳物理方面:

日全食时代可以很好的考察到被太阳光照遮掩的太阳最外层大气――日冕。由于在日全食时,月亮盖住了太阳大部门的面积,太阳周围黯淡的日冕展现出来,我们就可以对日冕举行直接考察。

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日全食下考察到的日冕,差异颜色代表差异温度(图源:NASA)

为什么要考察日冕呢?

是由于日冕是太阳流动的主要发生区域,而太阳的种种流动都「du」市强烈地影响地球上的生命繁衍、通讯导航、气象天气等。因此,研究日冕的结构、演化、物理机制,是空间物理研究的主要内容。好比由《Science》在2012年评选出现代天文学的八大未解之谜之一中,就包罗违反热力学第二原理的日冕加热问题。这个谜团现在也是国际的研究热门。

但由于日全食泛起的神秘性,科学家就借助日全食的原理设计了“人造日全食”――日冕仪。日冕仪就是选用合适的滤光片充当“月球”挡在望远镜和太阳‘yang’中央,制造出日全食的效果。这样我们就可以通过日冕仪延续考察太阳周围日冕等区域。

下面是可见光日冕仪SOHO考察到的日冕物质抛射征象。图片中的中央实心圆是日冕仪遮挡的明亮部门,白色空心圆对应太阳日面的巨细。

SOHO探测器的日冕仪拍摄到日冕物质抛射征象(图源:NASA)

日冕物质抛射(CME)是太阳大气中凶猛的发作征象,一样平常2~4天会到【dao】达地球,也是影响空间天气的主要因素,若是闹起脾性来会对地球造成异常严重的影响。因此,增强对日冕的研究和监测具有极其主要的意义!

在地球大气(电离层)中:

我们不仅可以行使日全食研究太阳,也可以研(yan)究地球。在日全食到达时,月球会遮盖住太阳,导致到达地面的太阳辐射降低。下图是2017年美国日全食时代到达地面‘mian’的太阳辐射量。

2017年美国大日食到达地面的太阳辐射量(图源:NASA)

我们知道太阳辐射和地球大气之间是息息相关的。在地球大气约莫60-1000公里区域内,中性气【qi】体分子会因太阳辐射等的作用被部门电离,形成导电的电离层。太阳辐射还会影响电离层电子的发生率,例如电离层会受到太阳辐射的影响,在日间和夜晚发生差其余分层结构。

电离层受太阳辐射泛起差其余日夜分层(图源: *** )

在日间,太阳辐射大,电离层分为D层、E层、F1层和F2层,整体电子密度高;夜间由于太阳辐射消逝,电子发生率下降,就会导致整体电子浓度下降,只存在E层和F层。

日全食阴影区进天黑间状态(图源:NASA)

日全食某种水平上就像一“yi”次快速的日斜阳出,日食阴影区电离层光电离突然住手,电离层电子密度会显著下降,同时也会影响电子温度等。以是日全食的泛起,也提供了一个在特殊情形下研究太阳辐射对地球大气层影响的时机。

我们可以通过多种手段来丈量电离层对日全食的响应,例如电离层测高仪、非相关散射雷达、GNSS掩星等。通过这些手段,研究职员发现日全食不仅作用于阴影区,还会通过大尺度重力波向全球局限流传。尚有一些影响会通过热层大气环流沿磁力线运输,发生电离层的共轭响应。日全食对地球的作用不再是一个局部作用『yong』,而会发生“牵一发而动全身”的效果。

#4

“天狗食日”no!

科学盛宴 Yes!

我国也是最早有日食纪录的国家。但在古代,由于那时还没有熟悉日食自然纪律,人们将日食视为不祥瑞的征兆。好比在夏代仲康时期《尚书》中提到“乃季秋月朔,辰弗集于房,瞽奏鼓,啬夫驰,遮人走”中,形貌的就是日食时代人们手忙脚乱,鸣鼓奔走的情形。

张仙为珍爱孩子用弓箭射天狗(清代画)

图源:网络

随着我们科学手艺、探测手段的不停生长,我们也在逐步揭‘jie’开“天狗食日”的神秘面纱「sha」。现在日食也不仅仅是壮美的自然情景,更是解决科学难题的有用方式。

让我们一起期待下越日全食的到来!(ps:我国境内大局限可见的日全食要到2035年了),详细日全食过境可以参考下图(泉源见图片下方)。

2035年中国境内日全食模拟

参考文献

1.https://moon.nasa.gov/moon-in-motion/eclipses/

2.https://eclipse2017.nasa.gov/

3.https://www.nasa.gov/eclipse

4.夏至约“yue”你看“金边日食”-遮天蔽日的空间天气效应。微信民众号“石头科普事情室”

5.Zhang S.-R., Erickson, P. J., Goncharenko, L. P., Coster, A. J., and Frissell, N. A. (2017). Monitoring the geospace response to the Great American Solar Eclipse on 21 August 2017. Earth Planet. Phys., 1, 72�C76. http://doi.org/10.26464/epp2017011

美编:朱文潇

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