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中国国家天文:2009长江大日食

http://www.sina.com.cn  2009年04月03日 16:22  《中国国家天文》

  文/沼泉

  导语:2009年7月22日上午,在我国长江中下游地区,将会看到本世纪最重要的、持续时间最长的一次日全食,许多地方全食持续时间长达五六分钟。届时,月球本影将会沿长江东行,扫过长江中下游两岸许多重要城镇,目睹者人数之巨将会是史无前例的。这将是一次名副其实的“09长江大日食”!

  长江大日食

  日全食,一种宏伟壮观的自然天象,自古以来就为人类所敬畏、崇拜、惊叹和欣赏。新中国建立以来,在我国曾经观测到了1968年9月22日的日全食(农历八月初一,观测地新疆喀什、伊宁等),1980年2月16日日全食(农历正月初一,观测地云南瑞丽、畹町等),1997年3月9日的日全食(农历二月初一,观测地黑龙江漠河等)和2008年8月1日的日全食(农历七月初一,观测地新疆、甘肃、陕西等广大区域)。2009年7月22日(农历六月初一)上午,在中国长江中下游地区,又将会看到本世纪最重要、持续时间最长的一次日全食。

  长江是中国水量最大、绵延最长、流域最广的河流。以四川宜宾、湖北宜昌两地各为分界点,长江被分为上、中、下游。自宜宾起始称长江。今天,长江流域集中了全国大约三分之一的人口和耕地,粮食总产占全国产量的三分之一,其中稻米的产量约占全国的70%。今年7月22日的日全食,全食带沿长江东行,中心线在上海、宁波之间的杭州湾入海,进入太平洋,成都、重庆、武汉、合肥、杭州、上海等许多大城市都在全食带内。所以我们称今年7月的日全食为“09长江大日食”,应不为过。

  实际上,对于这次日全食,地球上最早观测到它的地方在印度西部孟买以北的沿海地区,在那里会出现一次“全食日出”的十分罕见的奇异景观。此后,日全食带会穿越印度、不丹以及我国西藏自治区部分地区,再进入缅甸北部,此后进入我国的云南省和四川省,成都地区的人们在上午8时刚过就可以开始观测日全食了。接下来便是上述的长江中下游地区。显然,这里无疑是本次日食带上人口最密集且经济社会最发达的地区。

  关于发生日全食的原理,在科学昌明的今天,很多人都已熟知。其基本条件是太阳、月球和地球这三个天体,在一个特定时刻,恰好运行到非常接近一条直线的位置上。因为地球公转轨道面和月球公转轨道面之间有一个交角,并不重合,这样的机会很难出现。由于导致全食的月影在地球上形成的全食带很窄,只有大约200千米左右,因此全食的机会对地球上的某一具体地点来说,平均大约370年才能出现一次。全食时间最长不会超过7分40秒,平均值为3分30秒。这一时间对于一次日食的全食带上的不同地点也是不相同的。本次日食的最长持续时间是6分39秒,可惜对应的地点已经在烟波浩淼的太平洋中。在上海和杭州地区,人们可以“享受”到大约5分钟~6分钟的全食时间。

  至此,读者可能理解我们为什么称本次日食为“大”日食了。最重要的是平均日食持续时间长。还有,本次全食带覆盖的人口最多。以往发生日全食时,全食带经常穿越人迹罕至或无人居住的陆地或海洋。而本次全食带覆盖的人口之多,很可能将会创造历史之最。难怪有国外著名的媒体称本次日食为“great eclipse”(大日食)。当然,对于这次日食观测来说,还有最重要的一个问题,即观测点的天气是否晴好,如遇阴雨天气,要及时调整观测地点,这是每一位热切期望亲眼目睹日全食壮观景象的观测者必须特别注意的。

  意义竟何在

  日全食为什么会吸引科学家和社会公众如此关注呢?大体上说,有如下三个原因:

  一是“欣赏自然”。日全食是一种自然的天象,而人类是本能地热爱大自然的。进一步说,人类有两种本能,一曰“爱美”,二曰“好奇”。所谓“爱美之心,人皆有之”;“好奇之心,人皆有之”。日全食现象宏伟而壮观,它是“美”的。日全食现象又非常罕见,它又是“奇”的。举例来说,在上海地区,上一次见到日全食是在1575年,那还是在明代的万历年间;而下一次能看到日全食,则要到2309年。看来,就“食机”来说,生活在今天的人们是堪称幸运的。所以,观测日全食可以极大地满足人们的“爱美好奇”之心以及表达对大自然的热爱。

  二是“体验科学”。在远古时代,人们不理解日全食的成因,更不能预报日全食的发生。这就使日全食蒙上了一层神秘的色彩,还产生了种种虽然看上去有趣、但难免牵强附会的故事。观测日全食,人们自然要关心、了解日食的成因,以及太阳物理、太阳构造等有关的科学问题。而且,现在天文台的计算机给出的日全食发生时间预报,其精度可准确到秒以上。这里还用不上相对论和量子物理学的任何修正,只要经典的牛顿力学的结果就足够了。今天,当广大的社会公众看着手表、在预定的时间屏住呼吸,开始惬意的观赏日全食之际,不是也体会到了科学的力量,以及科学是什么、什么是科学了吗?

  三是“研究探秘”。在近代科学史上,日全食期间的专门观测曾经做出了里程碑式的重大贡献。1868年8月18日,法国天文学家让桑(Janssen)在印度观测日全食,他利用分光镜观察在月影后面露出的日珥,发现在日珥光谱中,在对应于元素钠的两条黄色光谱线的很近位置上有第三条谱线,后来证实了这条谱线来自一种以前完全不知道的元素——氦。英国的洛克耶(Lockyer)将其命名为Helium,这个词来源于希腊文的“ηλιοs”,也就是太阳。1915年,爱因斯坦发表了广义相对论。但这种创新的理论却苦于得不到实验的证实。广义相对论的一个推论是,光线在引力场中将发生偏转,例如光线经过太阳附近时要发生偏转,这样就使得光源“看起来”要发生一点位置移动。爱因斯坦希望在日全食时观测太阳附近的恒星位置,以验证这一预言。这一想法得到了英国天文学家爱丁顿(Eddington)的重视。1919年5月29日,在南半球发生了一次日全食。爱丁顿率观测队到西非几内亚湾的普林西比岛(Principe)观测,同时英国皇家天文学会的另一支观测队到巴西的索布腊尔(Sobral)观测。两地的观测结果于1919年11月6日公布,以实测数据第一次证实了广义相对论的正确性,此事在国际间轰动一时。现代的日全食研究课题大都集中于太阳物理学领域,如日冕温度反转、太阳磁场、太阳射电、太阳风、太阳对日地空间环境的影响等,也有关于中微子、引力异常等基础物理学的研究。

  谨慎观日食

  人们在看到日全食时往往很激动,容易忘乎所以。但是千万要小心,别忘了直接观察太阳会灼伤眼睛,甚至可能对眼睛造成永久性伤害。据说,科学家伽利略晚年不幸双目失明,与他曾经用小望远镜在毫无遮挡的情况下观察太阳不无关系。一定要通过合格适用的黑色减光片来观察太阳。这一点,居住在日食带内外的老师和家长们一定不要忘记嘱咐学生和各个年龄段的孩子们,尤其是嘱咐那些天真烂漫、充满好奇心但是年幼而毫无经验的儿童。因为,无论如何,人的眼睛太宝贵了。实际上,普通的日食观测专用减光片价格很便宜,可以向专门的机构来购买。如果要自制,也要在有经验的人员指导下进行。这一点,希望在与本次日全食有关的地域广为宣传。

  (责任编辑:吴蕴豪)

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