日全食期間帶給我們的十大驚喜

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黯淡的太陽，可見的日冕，以及月球陰影邊緣的紅色色調——還有人類的敬畏——都是日全食最壯觀的景色之一。

在日全食發生的過程中，光線呈現出一種微弱，詭異的色彩，好像有人在全世界放置了一個低光的濾鏡。西方的天空越來越暗，就像夜從錯誤的方向走來。天空中出現了一個光點：金星。隨著太陽的黯淡的新月形越來越小，貝利珠出現，然後消失了…

在發生日全食的時候，國際空間站在地球周圍環繞三圈，拍攝到了這張月亮的影子落在地球表面的圖像。

來源：NASA/ESA/RSA

在太陽系所有的行星中，地球是獨一無二的：它是唯一經歷了日全食的岩石行星。很多人在8月21日之前從來沒有接觸過日全食。在過去25年中，日偏食日環食來了又去，但美國上一次日全食是發生在1991年的夏威夷；發生在美國本土大陸的最近一次日全食是在1979年，當時覆蓋了西北五個州；然而，像本次這樣橫跨美國東西海岸的日全食還要追溯到1918年。雖然我們自認為做了充分的準備迎接此次日全食，但仍然有很多事情出乎我們的預料。以下是10個最不可思議的。

景觀逐漸變暗，並非突然變化。

在日食期間，月球的本影籠罩在地球上在一條寬70英里的路徑上。然而，周圍的陰影是太陽的光線大多被月亮遮蔽的區域：半暗區。雖然太陽本身仍然是十分明亮的，但它在地球上產生了一種只能在日食中看到的效果：低光的體驗。它與日出或日落的紅光不同。而且，一切都是無聲的，好像有人在世界上放置了一個濾光器。然而濾光器並不存在;那個時候只有月亮。我們都曾想像日食時產生的詭異的陰影，但這種光的改變只有親身經歷過才能理解。

2017年8月21日，在美國懷俄明州的卡斯珀大學，日全食發生的時候，一幅太陽日冕的照片。

來源：Gene Blevins/AFP/Getty Images

日冕大而不規則，有很多的日珥。

日冕是位於太陽光球層之上的等離子體過熱區域，延伸超過五百萬公里。眾所周知，它是不規則的，跟隨太陽的磁場線和時間的推移而變化，而且越往外部就會越彌散開來。然而，在你用眼睛觀察它時，並不會感覺到它是如何的大，明亮和透明。你的眼睛試圖集中精力去注意更多的細節，然而在相當遠的距離上，日冕會被像滿月一樣明亮的東西所淹沒，如同纖細的髮絲那般朦朧而飄搖。在三個地點，我經歷了日全食，日冕是如此之大，似乎超越了太陽的直徑。

在靠近太陽邊緣的地方，沒有使用特殊的濾鏡就可以把粉紅色的冠狀環顯示出來。

來源：Brett Boller

日冕在某些地方會明顯變成粉紅色。

當我們在觀察日冕時，肉眼看來太陽邊緣的某些區域會出現粉紅色。這並非你的眼睛在同你開玩笑，雖然我從來沒有想過，人的眼睛能夠敏感到看到那種顏色！日冕的溫度已足夠高，可以電離氫原子，並創造出自由電子。當這些電子落到氫核上時，它們會經歷一系列轉變。產生的最大程度的光躍遷是656.3納米的紅光。在太陽光球附近等離子體循環是最強的，氫線在此處連同日冕本身發出的白光，產生粉紅色的效果。粉紅色的效果是真實可見的。

在日食期間，日冕是可見的，街燈也亮了，但仍然可以看到金星，從這裡的一個透射塔上看，金星是清晰可見的。

來源：Carol Goldsmith / WYFF News

金星是可見的，但其他的行星不可見。

在日全食發生的一兩分鐘之前，天空變得黑暗，此時我們可以直接看到金星。即使太陽的亮度減少了數千倍，然而天空只是比那時稍微暗了一點。雖然天空沒有暗到足以顯示其他行星。不過，金星一如既往的壯觀。

這三層的日冕，與我所看到的(也在俄勒岡州拍攝的)類似，還有一個離太陽一度的小點:軒轅十四。

來源：Ricardo Garza-Grande

只有一顆星是可見的：軒轅十四。

距離太陽只有一度，軒轅十四是這次日食中最接近太陽的明亮的恆星。這是夜空中的第21個最亮的恆星，也是我在此次日全食中看到的唯一一個。儘管如此，它是你可以要求看到的最重要的恆星，因為它很靠近太陽的邊緣。根據愛因斯坦廣義相對論的預測，星光將會在太陽的引力的作用下彎曲，越靠近太陽，彎曲程度也就越明顯。如果我們有合適的設備來測量必須的精確度，僅僅依靠軒轅十四的光線就足以證實愛因斯坦最偉大的理論。

日全食期間地平線變紅。

即使沒有日出或日落，地平線也變成了我們幾乎從未看到或體會過的紅色。在20世紀70年代以前，這是個光學上的世紀難題。通常，陽光被大氣，包括我們周圍的空氣所散射，因為離我們遙遠，我們便能夠看清不同的方向。然而，如果光線不落在我們附近的空氣的大部分區域，而是距離地平線幾英里遠的地方，它只能通過一個主要的途徑到達我們的眼睛：散射一次，然後穿過大氣層到達我們的身體。第一次「單散射」產生少量的藍光，但仍然有很多紅光，但隨後藍色的大部分光線散落在到達我們眼睛的路程當中，因此我們便看到了紅色的地平線。

來源：NASA

幾個俄勒岡州的幸運觀測者在日全食過程中看到一個氣象衛星。

在低地球軌道上有數千顆衛星，當其中一顆衛星在正確的時機從空中經過時，它在夜晚的黑暗背景下是可見的。然而，此時我們正在俄勒岡州觀看日食，隨著日全食的到來，一條明亮的光線似乎很接近我們對水星的預期。然而，它比水星更亮，並且在快速移動！在接下來的幾秒鐘內，它通過了太陽的南部，並向西移動：它是為了世界各地的多個任務而部署的Flock-2氣象衛星之一。在美國各地，其他幾個地方也報道了這一意外發現，儘管每個地點有著不同的衛星。

溫度下降甚至超過專家預測。

雖然預計溫度在日全食期間會下降5至12華氏度，即使在日全食的中心路徑上，許多數字溫度計展現了完全不同的結果。在我所處的地區，分期階段的初期階段，氣溫高達82華氏度，然後隨著太陽在空中升高，氣溫開始下降。隨著月球覆蓋太陽，到達地面的太陽輻射量驟降。在日全食結束的時候，溫度已經降到了65華氏度，一度下降了17度！即使天空中沒有雲彩，效果也是十分明顯的，與歷史上一些比較重要的記錄一致。

隨著日全食的結束，第一個「貝利珠」再次出現，這是讓我們把日食眼鏡重新戴上的信號。

來源：Ricardo Garza-Grande

日全食後的第一道陽光重新出現，亮度是日冕的數百倍。

當第一個光點重新出現在太陽的邊緣時，立即使得整個日冕相形見絀，這是我們需要重新戴上日食眼鏡的信號。太陽的日冕同滿月一樣明亮，但是整個太陽的亮度比這個還要亮40萬倍。即使99.9％的太陽仍然被遮蓋，第一道令人眩目的陽光，在日食結束後僅僅一秒鐘，便充滿了灼熱的紫外線。

1918年、2017年和2024年的日全食路徑。注意2024年路徑的額外寬度;月亮會離地球更近，它的陰影會更大，日全食會持續超過四分鐘。

來源：Google / INEGI

2024年日食時長將會是2017年的兩倍，亮度甚至會更暗。

日全食期間可見的恆星和行星如此稀少的原因是其暗度有限。月球的陰影在大小上是限定的，它取決於最大日食時的相對地月距離。但在2024年，下一次橫穿美國大陸的日食，地球—月球的距離將接近最小。這轉化為日食陰影將會是此次的幾乎兩倍，在墨西哥和德克薩斯州的許多地方的日食時間長達四分鐘以上。如果你體驗了2017年的日食，但是想看到更黑暗的天空，更長的日全食時間，更多的恆星和行星，那麼可以把此次觀測看作是是2024年的熱身。

本文源自於 Forbes Science

作者：Ethan Siegel

翻譯：李可為

校對：毛明遠

編排：李可為

責任編輯：解仁江

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