「日全食」是什麼?原理為何?多久能看到一次?可以直接看太陽嗎?

每隔一段時間,世界某些地方的白天會突然變暗,天空像黃昏一樣,明亮的太陽消失在黑色圓盤後方,四周甚至可以看見一圈淡淡的白光。這種特別的天文現象,就是「日全食」。

日全食發生時,月球正好移動到太陽和地球之間。從地球上的某些地方看過去,月球剛好把整個太陽遮住,因此太陽原本明亮的圓面會暫時消失。這時,人們還可能看見平常被強烈陽光蓋住的「日冕」,也就是太陽外圍像白色光絲一樣的氣體。

可是,月球明明比太陽小很多,為什麼能把太陽遮住?原因和距離有關。太陽非常巨大,但是離地球非常遠;月球小得多,卻離我們比較近。就像一枚靠近眼睛的小硬幣,也能擋住遠方的大建築一樣,月球和太陽從地球看起來,大小剛好非常接近,因此月球有機會完整遮住太陽。

不過,並不是地球上所有人都能同時看到日全食。月球遮住太陽後,會在地球表面投下一小塊最黑的影子,稱為「本影」。只有位在這道影子經過地區的人,才能看見日全食。這條狹長的地區稱為「全食帶」。如果人在全食帶旁邊,可能只能看見太陽被遮掉一部分,這就是「日偏食」。

有人可能會問,月球大約每個月都會繞地球一圈,為什麼不是每個月都有日食?這是因為月球繞地球的軌道和地球繞太陽的軌道並沒有完全重疊,而是稍微傾斜。因此大部分的新月時,月球其實會從太陽的上方或下方經過,沒有正好擋住太陽。只有太陽、月球和地球排列得非常接近一直線時,才可能出現日食。

即使發生日食,也不一定會變成日全食。月球繞地球時,有時距離比較近,有時比較遠。如果月球離地球較遠,看起來就會小一點,無法把太陽完全遮住,太陽邊緣會留下一圈亮亮的光,這種現象叫做「日環食」。

日全食到底多久可以看到一次,也要看怎麼問。如果從整個地球來看,大約每隔一兩年,就會有某個地方出現一次日全食。不過,全食帶每次經過的位置都不同,所以如果一個人一直住在同一個城市,不特地旅行,有時可能要等上數百年,才能在同一地點再次看到日全食。這也是為什麼有些天文愛好者會特地搭飛機、坐船,跑到不同國家「追日食」。

觀看日食時,最重要的事情就是保護眼睛。一般情況下,人不能直接盯著太陽看,就算太陽已經被月球遮住大部分,只剩下一小角亮光,仍可能傷害眼睛的視網膜。普通太陽眼鏡也不夠安全,必須使用符合安全標準的日食眼鏡,或其他專門用來觀察太陽的設備。

望遠鏡、相機和雙筒望遠鏡也不能直接對著太陽觀看。如果沒有使用正確的太陽濾鏡,鏡片會把陽光集中,就像放大鏡集中陽光一樣,不但可能損壞器材,也可能快速傷害眼睛。

日全食有一個非常特別的例外。當觀察者真的位在全食帶內,而且月球已經百分之百遮住太陽明亮的表面時,會進入短暫的「全食階段」。在這幾十秒到幾分鐘內,人們可以暫時拿下日食眼鏡,用肉眼欣賞太陽周圍的日冕。不過,只要太陽重新露出一點亮光,就必須立刻戴回日食眼鏡。

因此,觀看日食最容易記住的安全原則就是:「只要還看得到太陽明亮的表面,就不要直接用眼睛看。」

日全食之所以令人著迷,不只是因為白天突然變黑,更因為它是一場需要太陽、月球和地球位置剛好配合的天文巧合。小小的月球,因為距離恰到好處,竟能在幾分鐘內遮住巨大而遙遠的太陽。這場發生在天空中的「影子秀」,也讓人們有機會親眼看見平常藏在陽光後面的美麗日冕。

(完)


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範例問題:

  1. 月球明明比太陽小很多,為什麼從地球上看,卻可以把整個太陽遮住?你能用生活中的例子來解釋嗎?
  2. 如果日全食只有短短幾分鐘,而且同一個地方可能數百年才遇到一次,你會願意特地旅行去看嗎?為什麼?
  3. 有些人可能覺得「太陽都已經被遮住大部分了,偷看一下應該沒關係」。如果你的同學這樣說,你會怎麼向他解釋正確又安全的觀賞方法?
  4. ……

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