2012年5月21日日环食，摄于广西北海 ，作者：姚舜 /
要问什么天象最为震撼人心，那大概是日全食了：天空突然变黑，在黑色太阳的照耀下，最为明亮的几颗星星出现了，几分钟后，一切恢复如常。
2009年7月22日湖南澧县，湖南省天文协会（原“湖南省天文爱好者协会）发起的观测活动现场 /
在观测完2009年7月22日那场本世纪时长最长的日全食后，湖南省天文协会会长谭巍写道：“犹记得天空中那巨大的黑影飞速地向我袭来，刹那间白天成了黑夜，繁星闪耀。无数的水鸟慌乱的哀鸣，伟大的天体物理学定律用无比生动的形象在我们面前演绎着史诗般的故事，末了，日月换了新天。”读了这段文字，如同身临其境，令人也想一睹日全食的风采。但是，国内下次日全食还须等到2035年9月2日，在此之前却可观赏到2次日环食，这也是难得一见的壮观景象！而其中第一次日环食将于今年6月21日发生（下一次日环食发生在2030年6月1日），此次日环食横贯我国东西，西起西藏地区，东至台湾地区，湖南省中部地区可见日环食的整个阶段。
本次日环食将于6月21日15点55分19.1秒开始，月影进入湖南省，环食带将依次经过中方县、芷江侗族自治县、洞口县、隆回县、邵阳县、祁阳县、祁东县、常宁市、耒阳市、永兴县、桂东县，在湘赣交界处的罗霄山脉进入江西省境内。其中日环食带经过耒阳市的城区是非常靠近中心线的，日环食开始于16点01分44秒，环食持续53.7秒。千万不要错过了这次发生在家门口的日环食哟～
日食的成因 /
日全食、日环食都属于日食。大家都知道，月亮围着地球转，地球围着太阳转。当月亮运行到太阳与地球之间，三者恰好在一条直线上的时候，月球会在地球表面一小片区域投下影子，在影子里可以看到太阳慢慢被月亮“吃掉”的景象，这便是日食。
日食发生时太阳、月球和地球的位置，图源：wikipedia /
除了日全食和日环食这两种类型的日食外，日食还包括日偏食和日全环食。是不是被这么多食弄晕了？
别急，从它们的名字便可以知道是怎么样的日食。虽然太阳比月亮的直径大了近400倍，但月球与地球的距离是日地距离的 1/400，因此从地球上看起来太阳与月亮的大小是差不多的；但因为地球绕太阳、月亮绕地球的轨道都是椭圆，所以在地球上看起来月亮有时比太阳稍大，有时比太阳稍小正是这个原因造成了日全食和日环食。
A 本影区出现日全食 /
B 伪本影区出现日环食 /
C 半影区出现日偏食 /
日全食时，月亮看起来比太阳稍大，太阳全部被月亮“吃掉”（挡住），天空瞬间黑了下来，星星出现，形成了最为壮丽的“黑日”景象；日环食时，月亮距离地球稍远，看起来比太阳小一些，只能挡住太阳的中心部分，形成一个光环，这时虽然太阳亮度也会下降，但天空总体还是非常明亮的，不足以凭肉眼看到大多数亮星（但有可能会看到金星）。有时候，太阳只被月亮“吃下”（挡住）一小块，这便是日偏食。
另有一种极为罕见的日食，日全食和日环食这两种现象同时出现，这种日食叫日全环食，也被称作混合食、“第四类日食”。日全环食发生时，月亮与地球表面的距离和月亮本影的长度非常接近，食带部分地区可以看到日全食，另一些地区则可以看到日环食。当然，对于一个具体的地点来说，在一次日全环食过程中是不会同时看到日全食和日环食的。
日食发生时会经历的阶段 /
日偏食只包括3个阶段：
①初亏，标志着日偏食阶段开始；
②食甚，此时月亮中心与太阳中心最为接近；
③复圆，太阳恢复圆形，日偏食结束。
日全食全过程包括5个阶段，其中初亏、食甚、复圆与日偏食相同，初亏与食甚之间多了食既，食既代表着日偏食阶段暂时结束，日全食阶段开始；食甚与复圆之间多了生光，标志着日全食阶段结束，日偏食阶段再次开始。
日环食也包括5个阶段，其中初亏、食甚、复圆与日偏食相同，初亏与食甚之间多了环食始，这时日偏食阶段暂时结束，日环食阶段开始；食甚与复圆之间多了环食终，此时日环食阶段结束，日偏食阶段再次开始。
以此次耒阳市将要经历的日环食为例，日环食发生顺序为：初亏、环食始、食甚、环食终、复圆 /
由于月亮很小，影子最黑的地方（月亮的本影或伪本影，本影中发生日全食，伪本影中发生日环食）在地球表面只会扫过一条几十到几百千米宽的细长带子，被称为食带（细分为全食带、环食带），只有在食带里的人们才能欣赏到中心食的壮观景象，带子之外处于月亮半影里的人们只能看到逊色得多的日偏食了。虽然每年都有日食，在世界范围内日全食和日环食也不罕见，但对于一个固定地点来说，是非常罕见的。天体力学专家 Jean Meeus 基于公元 1700 至 2299 年的日食以统计方法计算出地球某地平均分别每 375 和 224 年可见一次日全食和日环食。
2017年8月日全食期间，从国际太空站所拍摄到地球上的本影。图源：NASA /
中国古代对于日食的记录 /
我国古人非常专注于记载日食，留下了丰富的日食记录，有着世界上最为古老的日食记载。据考证，春秋以前的日食记载大部分都还有待研究；春秋以后到清末，共记载日食1124次，其中虽然也有些许错误，但基本上是正确的。之所以如此痴迷于记载日食，是因为古人认为日食是不祥之兆。公元前181年3月4日，发生一次日全食，当时汉高祖刘邦已去世，其妻吕后专权，《汉书·五行志》记载：“七年正月己丑晦，日有食之……时高后（注：即吕后）恶之，曰‘此为我也’”，吕后以为这场日食是对自己的警示，第二年，她真的病逝了。但就像荀子《天论》所说：“夫日月之有蚀……是无世而不常有之……怪之可也，而畏之非也”，日食本就是经常发生的、有规律的、很正常的天象，不值得为此担惊受怕。我国古人很早便知道了日食发生的原理，2000年前西汉学者刘向在《五经通义》中写道：“日食者，月往蔽之”，短短7个字便把日食成因说的一清二楚。
公元前1100年左右甲骨卜辞上的日食记载。图像来源：中国数字科技馆 /
日全食在科学上的意义 /
观测日食不但没有坏处，对于科学反而是不可多得的绝佳时机。首先，一些历法（比如我国的农历）也是综合考虑了日月运动制定的，日月食是可以根据日月运行推算的，因此，日月食是检验历法是否精确的最佳方式，所谓“历法疏密，验在交食”。
日全食时，由于明亮的太阳被月亮完全挡住，能观测到平时难以观测的太阳特征。1868年8月18日，法国天文学家在日全食时拍摄的太阳光谱中发现了一种前所未见的元素，被命名为氦，意为“太阳上才有的元素”，直到20多年后，才在地球上发现了这种新元素。
1919年5月29日，发生了自1416年5月27日以来持续时间最长的日全食，英国天文学家亚瑟•爱丁顿和安德鲁•克罗姆林分别率队在普林西比岛和巴西索布拉尔对这次日全食进行了观测，测得星光经过太阳附近会发生偏转，巧妙验证了爱因斯坦的广义相对论。
爱丁顿于1919年拍摄的日食，图源：wikipedia /
如何安全的观测日食 /
太阳非常刺眼，纵然环食阶段也是如此，无论采用什么观测方法都需要特别注意减光，否则，轻则视力损伤，重则永久失明。下面介绍几种常用的观测方法：
1、巴德膜：既可减弱阳光而保护眼睛和光学设备，又可使太阳图像清晰不变色。可用肉眼直接透过巴德膜观看太阳，也可将巴德膜套在光学设备的最前端。注意应选择密度5.0的巴德膜，使用前务必检查有无破损。
2、日食眼镜：它是观看日食，保护人眼安全的专业观测工具。
3、投影法：用望远镜进行投影。
观测日食的错误方法 /
不当的观测太阳造成的视觉损害可能在数小时后才会被发现，以下是常见的错误方法，大家千万不要使用：
1、相机胶片：多张胶片叠在一起观测日食。由于曝光程度不均匀等原因，这一方法不能保证安全。
2、烧黑的玻璃片：用蜡烛把玻璃片烤黑。由于熏黑程度、玻璃片厚薄不均匀等问题，也不能保证安全。
3、倒入墨汁的水：尽管有墨汁的水已经变成了黑色的背景，但仍然会将较多的阳光反射到观测者眼中，对眼睛会造成一定的伤害。
4、太阳镜、墨镜：太阳镜和墨镜减弱阳光强度的能力太低，不是为观测太阳设计的，使用它们观测太阳会伤害眼睛。
未来日食在我国发生情况 /
2020年6月21日的日环食结束后，我国中东部将迎来长达10年的日食空窗期。在这10年间，中东部没有任何日食，甚至日偏食的影子也没有，湖南省内的下一次日环食要等到2085年6月22日，而即使看向全国，下一次我国可见的日环食也要等到2030年6月1日，而且环食带只经过东北的一角。下次我国可见的日全食要等到2034年3月20日，全食带在西藏的无人区，不适合前往观测，所幸一年后2035年9月2日日全食的全食带横穿我国华北地区，算是一种补偿吧。
日环食观测活动 /
湖南省天文协会、湖南省地质博物馆计划在耒阳市科技发明家广场举行联合观测活动，指导公众进行观测。这次日环食的一个特点是太阳被月亮遮挡住的面积相对来说非常大，几乎接近日全食，形成的环非常纤细，甚至可以看见贝利珠，如此大的掩盖面积造成了日环食阶段持续很短，虽然耒阳的整个日食过程持续将近3个小时，但环食阶段只有区区的53.7秒，可谓稍纵即逝，如果错过了这次，你难道真要等到2085年6月22日再去看这样的天象奇观？一定要抓住机会哟！
2020年6月21日，湖南耒阳，我们不见不散！
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