知道了這些,就容易理解有關日食和月食的各種現象了。
研究日月食的科學意義
研究日月食有重要的科學意義。因此,世界各地的天文工作者們往往不辭辛勞,萬裏迢迢地趕赴日全食現場,進行觀測,以取得寶貴的第一手資料。
簡單的說,在日全食時主要可以進行如下的科學研究工作。
1.準確地確定日全食開始和結束的時刻,定出太陽和月亮的相對位置,可以更精確地研究地球、月亮的相對大小、形狀、它們的運動和軌道的有關情況。檢查月、地軌道在幾千年的期間內有沒有變動。
2.日全食是研究色球層和日珥的大好時機。隻有在日全食時才能獲得較多的色球光譜,從而為研究色球層內的物理條件和化學成分提供依據。在1868年日全食時,就曾經在日珥和光譜中發現了鮮明的黃線,這種線條在當時地球上已知元素中還沒有發現過。經過25年之後,才在地球上發現這種元素的光譜,它就是氦,這就研究日全食的科學意義中最生動的事例之一。
3.它也是研究日冕的好機會。例如可以研究日冕的形狀和它的變化,研究日冕內的凝聚區域,日冕的旋轉速度,日冕的組成成分等等。
4.可以研究太陽光球的“臨邊昏暗”規律。理論和實踐都已證明:一個從裏向外溫度逐漸降低的高溫氣體球,必定出現“臨邊昏暗”現象。也就是說,它的視圓麵中心最亮,越向邊緣就越暗。太陽的臨邊昏暗現象早就被發現了,日輪中心最明亮,越是臨近邊緣就越昏暗。掌握了臨邊昏暗規律,就能反過來推算太陽光球內的物理狀況(溫度、壓力、電子密度等等夂日食時,月亮把太陽到邊緣的各個部分依次擋去,就為研究臨邊昏暗現象提供了方便。日環食雖不及日全食,但也還是研究臨邊昏暗的有利條件。
5.便於研究太陽表麵的局部區域。例如,在月亮掩食太陽的過程中,我們發現太陽的某一局部區域被擋前後,從太陽來的無線電波(稱為太陽射電)的總強度有了顯著的減弱,那麼這個區域就一定是個發射無線電波的強大“源泉”,它叫做太陽上的“射電源”。從我們所接收到的射電強度的變化情況,就可以反過來推算射電源的狀況。觀測日偏食和日環食時,也可以進行這項研究工作。
6.“引力會使光線偏折嗎?”這個問題是很有研究價值的。愛因斯坦在本世紀初根據他提出的廣義相對論,預測由於太陽引力的作用,星光從太陽旁邊經過時,就會發生偏折,偏折的方向是向太陽靠攏。平時由於陽光燦爛,看不到太陽近旁的星,所以無法測量星光究竟是不是偏折了。日全食時,天空昏暗,和太陽方向靠得很近的那些星星顯現出來,就有可能測量了。1919年以來,曾經利用許多次日全食進行了測量。由於這種測量困難很大,極難測準,所以各次測量的結果往往不太一樣,有時甚至差得很多。但是,基本上都肯定了:星光經過太陽近旁時,確實會朝著太陽偏折,而且偏折的數值比1.75秒還要大,些這個問題很複雜,還有待於今後做更多的研究。
除此之外,日全食還有利於尋找新的、離太陽很近的行星和彗星。日全食對各種地球物理現象的影響現在也很受重視:研究全食時地磁、地電的變化;與黑夜極光相對比研究白晝極光;研究全食時的電離層和短波通訊情況等都是很有實際意義的。日全食和氣象的關係也很值得注意。例如,有時雲層正好在全食前局部地消失了,全食後又出現了,1966年11月12日巴西和巴拉圭的日全食就是這樣。類似的情況曆史上還有過幾次,有人認為這與日全食的降溫作用有關。但是,全食時正碰上明天,以致使觀測者們一無所獲掃興而歸的實例,卻也屢次發生。
最近,在日全食時進行生物的生態觀測,也是內容豐富多彩而又生動有趣的事情。
對月食的觀測和研究也具有重要的科學價值。利用月食時觀測掩星,可以推定月亮的體積、視差及月亮軌道的準確位置;測量月麵輻射熱的分布;通過觀察月食時的銅紅色月麵,拍攝光譜以研究地球大氣的組成狀況等等。
古代的日月食記載也有它的實際應用價值。
例如,我們可以根據現在地球的自轉情況,來推算曆史上的日、月食應發生在何時何地。這樣算出的結果,往往在時間和地點上與古代記錄的日月食情況有差異。根據這種差別,就可以計算地球白轉的變化情形,它證明了地球的自轉在逐漸變慢。
日月食觀測可供科學研究的方麵還很多,這裏就不一一列舉了。