2009年7月22日，我们将迎来科学奇观————日全食。这次日全食堪称“世纪之最”，因为这将是21世纪以来最大规模、持续时间最长的一次，全食最长持续时间将有6分38.8秒。这次日全食将在亚洲和太平洋地区发生，在大约5个小时之内，日食带将包括中国、蒙古、日本、韩国、朝鲜、越南、柬埔寨、尼泊尔、印度、菲律宾等国家和地区。

  观测日全食和日食，不仅是广大科技工作者探索宇宙、获得科技发现的重要基础，也是广大天文爱好者和社会公众最直观感受宇宙奥妙的绝佳机会，现在，就让我们带您去揭开这一科学奇观的神秘面纱吧！

日食：

一种天文现象

  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，因此看起来好像是太阳的一部分或全部消失了。在地球上月影里的人们开始看到阳光逐渐减弱，太阳被圆的黑影遮住，天色转暗，全部遮住时，天空中可以看到最亮的恒星和行星，几分钟后，从月球黑影边缘逐渐露出阳光，开始生光，最后太阳恢复为原来的样子。

  中国科学院国家天文台研究员李竞介绍，日食着实是宇宙对于地球人的偏爱。在太阳系的行星中，只有地球人在地球表面上能观察到这种天象。因为水星和金星都没有卫星，所以，那里没有日食天象。火星有两个卫星，但个头又太小，直径都小于30千米，还不及月球直径的1/100。从火星表面看上去，当火星卫星运行到火星和太阳之间，三者处在同一视线上时，由于卫星太小，遮不住太阳，形成不了日食，因此，火星上也没有日食天象。木星、土星、天王星和海王星全都拥有众多天然卫星，可是这四个巨大行星都是气态行星，没有可供行星际旅行者着陆登临的岩态地表。

  按专业的分类，日食共分为四类：

日全食

  从地球的角度，月亮看上去比太阳大，太阳完全被月亮阴影遮住。日全食只在月球位于近地点时发生。

日偏食

  观测者会看见一部分的太阳被月球的阴影遮盖，但另一部分仍继续发光。通常日偏食是伴随着其他食相发生，如日全食。但某些日食只可能是日偏食（不伴随其他食相），因为月球与地球的距离太远。

日环食

  当月球与地球相距较远时，月亮看上去比太阳小。因此，这时太阳边缘的光球仍可见，形成一环绕在月球阴影周围的亮环（在环食区之外，所见的食相是偏食）。

全环食

  全环食发生几率很少，只有从地球的角度看，月亮和太阳一般大，双方重叠的一瞬间才能发生，食延非常短暂，最近的一次全环食发生在2005年4月8日。

知识窗

日全食是怎样形成的

  平均而言，日全食每一年半发生1次，似乎算不上十分罕见。可是对于地球上同一地点，日全食却是平均300年一遇。说它“百年难遇”并不夸张。对于生长和生活在同一城乡的百岁个人而言，说它“终生难遇”也是合情合理的。

  日全食是怎样形成的呢？专家介绍，地球与太阳的距离约是地球与月球距离的400倍，碰巧的是，太阳的大小也约是月亮的400倍。理论上，由于这两个比例相当接近，我们由地球观测太阳与月球时，两者的大小应该大略相等，或者说他们的视直径大约相等———差距应该局限在0.5弧度左右。所以会有当月球运行到日地之间时，能够正好整个遮住日轮，这就是“日全食”。

  中国科学院国家天文台汪景研究员虽然搞了几十年的太阳物理研究，但当2008年8月1日在甘肃酒泉观看日全食的时候，仍旧为此激动不已，“即使有了充分的心理准备，但当太阳被遮掉的那一瞬间，还是觉得那么突然，那么震撼人心，让你不禁赞叹宇宙的美丽！”到如今，汪景还为1997年没能去漠河观看日食而遗憾，“当时，我被安排在中央电视台做日食观测的新闻直播节目，没能到漠河现场去看，真是太遗憾了，听我的同事讲，在北国雪原看日食，那是另一种不可多得的日食奇观，美极了！”这次，汪景研究员要去浙江安吉天荒坪观看日全食。

  本次7月22日的日食，我国全境都会看到日偏食，例如北京地区大约在9时31分出现月影覆盖日面72％的日偏食。而我国西藏自治区东南部、云南省西北部、四川省、重庆市、湖北省、湖南省北部、安徽省、江西省北部、江苏省南部和浙江省北部、上海市等11个省区市处在全食带内大部分地区的约4亿居民都能看到大约5分钟的日全食景观，时间大约从上午9时至9时37分不等。

观测日食奇观 收获科学发现

  在中国科学院国家天文台的太阳射电研究团组采访，敲了几扇门都无人应声，最后总算碰到该组的谭宝林博士，谭宝林告诉记者，他们组已经有12个人出发去安吉准备7月22日的日食观测了，他本人这回作为留守者，到时要在北京怀柔太阳观测基地负责日偏食的观测。

  记者问，“他们去安吉观测，要带什么设备吗？”“当然，要带上射电频谱望远镜。”据谭宝林博士介绍，日食，特别是日全食，是人们认识太阳的极好机会。我们平时所见到的太阳，只是它的光球部分，光球外面的太阳大气的两个重要的层次色球层和日冕，都淹没在光球的明亮光辉之中。色球层是太阳大气中的中层，它是在光球之上厚约2000千米的一层；在太阳外面，还包围着温度极高（百万摄氏度）但却十分稀薄的等离子体，延伸的范围比太阳本身还大好几倍，叫做日冕。日冕的光度只有太阳本身的百万分之一，平常它完全被淹没在太阳光球的强烈光芒中。日全食时，月亮挡住了太阳的光球圆面，在漆黑的天空背景上，相继显现出玫瑰红色的色球和淡银白色的日冕，科学工作者可以在这一特定的时机、特定的条件下，观测色球和日冕，并拍摄色球、日冕的照片和光谱图，从而研究有关太阳的物理状态和化学组成。

  汪景研究员告诉记者，日食时机可贵的另一个原因是虽然由于科技的进步，有很多空间装置可以实时观测太阳，但相对于精准庞大的地面装置来说，这些空间装置还稍显简单，而到了日食的时候，这些精准、功能齐全的地面装置就可以派上特别的用场。这次日食，汪景研究员受邀同云南天文台屈中权小组一同观测，2008年8月1日日食时，屈中权小组曾成功获得太阳闪光光谱线偏振测量，在国际上很有影响。

  历史上，借助日全食的特殊条件，曾揭示了不少新发现，丰富了宇宙知识，促进了天文学进展。例如，19世纪60年代初，通过太阳的分光观测，建立了光谱分析方法。几年之后，运用这一手段，在1869年日全食时拍摄的日珥光谱中，发现一条前所未知的谱线，从而发现了一种新的元素“氦”，即“太阳元素”。直到20多年后，“氦”才由科学家在地球上找到。此外，在1869年日全食时的日冕光谱中，还观测到另外的来源不详的发射谱线，取名“日冕元素”。过了70多年，直到1941年，终于证明，神秘的“日冕元素”原来是处在极端物态下的铁离子。无论是发现新元素，还是揭示已知元素的新姿态，都是日食探索的大贡献。

  在科学史上，有一重大事件，就是1919年的一次成功的日食观测，决定性地验证了爱因斯坦“广义相对论”的关于光线在引力场作用下弯曲的说法，从而促使这一划时代的物理革命获得科学界的普遍支持，并使新的时空观在公众中得到接受和认同。

  中国科学院国家天文台研究员林元章告诉记者，“事实上，我们每天看似平静的太阳并不平静，太阳大气中局部存在着各种各样的活动现象，太阳活动剧烈还是平稳是有一定周期的，现在是太阳活动较少时期，也叫太阳宁静年，我们就会观测到宁静年的一些数据。到目前为止，我有幸曾经观测过4次日食，实践证明，处于不同的太阳活动周期，每一次观测到的资料都是不同的，包括我看到的日食景象也有所不同。”

  太阳和地球有着极为密切的关系。当太阳产生强烈的活动时，所发出的远紫外线、X射线、微粒辐射等都会增强，能使地球的磁场、电离层发生扰动，并产生一系列的地球物理效应，如磁暴、极光扰动、短波通讯中断等。1989年3月，太阳活动引发的太阳风暴就曾袭击了加拿大东部地区的电网，导致加拿大发生大面积停电，数百万加拿大人在没电的情况下度过了整整9个小时。汪景研究员等承担了两项国家重点基础研究发展计划项目———“太阳剧烈活动与空间灾害天气”、“日地空间灾害性天气发生、发展和预报研究”。

  在电子信息技术、通讯技术、航空航天技术发达的当下，利用日食来丰富有关太阳的知识，有着非常重大的现实意义。“虽然我们现在许多对太阳的研究还处于探索阶段，但有些研究仍然具有现实意义，比如，我们为神五、神六、神七发射的航天飞行安全提供了很好的服务。”谭宝林博士告诉记者，他们的一项重要工作就是根据观测资料，构建太阳大气模型，为探究太阳剧烈活动的起源和发生发展规律提供基础性的资料。

一次观日食的体验

———中国科学院国家天文台研究员李竞一席谈

□ 本报记者 梁晓亮

  李竞是中国科学院国家天文台研究员，作为专业天文学研究者，直到2008年8月1日之前，他都没能目睹过任何一次日全食。这一遗憾终于在2008年得以弥补。近日李竞回忆了那次令他难忘的观赏日全食的经历。

  那是2007年底，当得知北京天文馆正在筹组2008年8月1日到西北塞上观测日食，观测点选在甘肃酒泉嘉峪关时，李竞当即报名参加。

  2008年7月30日一早，李竞随北京天文馆日食观测团的大队人马离开北京，飞往兰州。30日、31日两天的兰州、武威等地阴云密布，让众人暗暗担心：这次的行程能否如愿？令人高兴的是，8月1日中午当他们到达酒泉时，迎接他们的是晴空万里。当他们在观测点———嘉峪关金塔附近找到一片开阔岗坡时，距“初亏”只有3分钟了，真是好险！此刻晴空万里，蓝天如洗。众人迅速下车，冲上山坡，纷纷熟练而快速地择地，架设望远镜、相机和其他观测装备。天文学馆的陈冬妮根据GPS仪，报时读秒。如其所料，“初亏”、“食既”、“食甚”、“生光”和“复原”一一按时呈现。

  “尽管在心中早已熟知日全食现象，但当日轮果真就在自己的关注之下逐渐蚀去时，那种罕见的壮丽天象，还是让所有在场目睹的天文学家和天文爱好者感到震撼。‘食延’时刻，周围一片寂静，只闻附近的读秒和相机快门声。‘生光’一到，未等‘复原’，庆幸观测成功的欢呼之声四起。”尽管时隔近一年，李竞回忆起当时的情景仍然很兴奋。

  李竞告诉记者，那次在酒泉观测日全食的几十分钟内，天空不见一丝云彩，真是老天赏脸。这再一次表明，光学天文观测成功与否，最难掌握的就是天气，真可谓“天有不测风云”。

  李竞说，观测团全体人员当晚就地野餐，庆祝观测顺利圆满，并相约2009年7月22日长江之畔观测日全食再聚，最大的祝愿就是所有观测点届时“晴朗无云”。 

采访札记

培养对科学朴素的情感

梁晓亮

  当我的采访对象很自然地说自己是“研究太阳的人”的时候，听惯了“我是做金融的”、“我是做设计的”、“我是做IT的”……对“研究太阳的人”，很是陌生。

  是不是对未知世界的好奇注定只能是一小部分人的兴趣爱好呢？是不是像“研究太阳”这样的基础科学问题注定是一小部分人的关注内容呢？是不是大多数人也没必要对科学好奇呢？

  研究了几十年太阳物理的汪景研究员肯定地说————当然不是！做科学需要多人的合作，需要良好的科学环境，需要大笔的投入。实际上，科学是一项集体的事业！这些参与合作、建设环境、决定投入的人，虽然不是一线科学的研究者，但要共同完成科学这项事业，他们也要关心科学、具备科学思维和科学素养。“热爱科学、尊崇科学”的社会风气是科学事业的必备土壤。

  国际天文联合会日食组主席巴萨乔夫是国际上有名的日食专家，他观测日食的足迹遍布世界，只要有日食可看，必有巴萨乔夫。巴萨乔夫的观测行动，资金充裕，相当一部分来自于企业和私人的赞助，而观看日食基本与这些赞助人和赞助企业的本身业务并无关系，完全是出于他们对科学事业的热爱和尊重，这种朴素的科学情感，让人感动。

  徐迟名篇《哥德巴赫猜想》曾让多少人对数学如痴如醉，那时候的孩子想当数学家，但没想过“哥德巴赫猜想有什么用”。而如今我们学习很多东西，都要先问问“学这个有什么用”，我们似乎对科学的价值取向发生了偏移，更加实用，而对科学朴素的求知欲望却在慢慢减少。

  19世纪末的时候，很多人认为人类已经找到了这个世界的基本原理，我们可以用牛顿力学、热力学、电动力学等理论解释一切自然现象，可后来遇到的黑体辐射和光的传播介质问题，被称为物理学天空飘着的“两片乌云”，人们无法解释。直到量子力学和相对论的构建，才使这两个奥秘有了新的突破口。随着人类对宇宙认识的加深，又发现了新的无法解释的现象，比如当今天文学和物理学最前沿的研究课题———暗物质、暗能量和黑洞……

  宇宙的奥秘是迷人的，科学最美的东西，不是我们已经认知的那部分，而恰恰是我们没有认知的那部分，这些奥秘可能暂时与我们的衣食住行毫无关系，但却激动人心，引人思考。

  希望有越来越多的人，特别是青少年对这些奥秘产生兴趣，希望越来越多的人对“研究太阳”心生崇敬。

  日全食，给了我们一次激发公众，特别是青少年热爱科学的好机会。 

日食史料

  我国保存了非常完整丰富的日食记录，最早可推至《诗经·小雅·十月》。据统计，不包括甲骨文中的日食记录的话，春秋时期到清代同治十一年（前770年—1874年），有记载的日食共985次。

  汉朝时京房便发明了以盆盛水观测日食，从而避免直视太阳被日光灼伤危险。此后，又有人用油代水进一步减轻日光灼伤。元朝郭守敬发明了仰仪来测定日食时刻。

  古代人将日食全过程分为5个阶段，并分别命名，至今仍在沿用。即：日食开始瞬间叫做“初亏”，“全食”开始时刻叫做“食既”，日月中心最接近的时候叫做“食甚”，“全食”结束之时叫做“生光”，日食终了之际叫做“复原”。

观测指南

  在观测时需要注意，千万不要直接目视太阳，即使是在黄昏或日环食时，也会因刺眼的太阳光（光球）引起视网膜破坏而影响视力。

  使用保护措施直视（如专用于目视太阳观测的滤光片、焊接用14号或以上的护目眼镜），最好以投影法观看（如简单的针孔照相机在纸上成像，或利用望远镜把太阳影像投影于白纸上）。

  以墨水倒影，隔着烟熏黑的玻璃、已曝光的底片、光碟片、太阳眼镜观测，因为这些介质不能过滤紫外线，令减光效果不良，这些介质皆不安全。