北京时间22日，美国民众期盼已久的日全食将如期而至。这个百年一遇的景象不仅让天文爱好者体验到日食带来的震撼，也给科学家探索日、地、月三星奥秘提供了难得的机遇。
日全食过程中月影在地表移动的动画。图片来自NASA
此次日食始于东北太平洋，横跨美国，至大西洋中部结束。北京时间22日0时5分（以下皆北京时间），美国西海岸民众开始看到月亮逐渐遮蔽太阳；22日4时9分，东海岸民众可见的最后月亮阴影消失，美国本土可见的日食现象结束。
此次日食在地球表面形成了113公里宽的日全食带，斜跨美国14个州，在这些地区生活的1220万美国人及来自世界各地的天文爱好者，都经历了两分钟左右的完全黑暗。俄勒冈州林肯市是此次美国首个看到日全食的地方，日全食从22日1时15分开始，持续1分45秒；南卡罗莱纳州查尔斯顿则是美国本土最后观看到日全食的城市，日全食从22日2时46分开始，持续约2分30秒。
图片来自NASA
美科学界将这次日全食视为极好的科普教育机会。国家航空航天局（NASA）推出了主题网站，对此次日食现象进行全面介绍，告诉民众如何安全观看日食、参与有关的科研活动。全美各地近5000家公共图书馆免费发放了200多万副用于观看日食的眼镜。NASA还推出了相关的盲文书籍，让盲人也能参与其中。
8月20日，田纳西州甜水（Sweetwater）市的观察日全食的地标图片。
此次日食也为科学家探索太阳、地球、月球及其相互作用的奥秘提供了机会，很多科学家借此开展相关研究，仅NASA就动用了11架航天器、50多个高空气球以及众多地面观测站进行多点观测。而美国多家研究机构，尤其位于日全食带地区的研究机构，更是借此机会开展了日冕磁场测量、太阳辐射能对地球的影响等多项研究。
8月21日的日全食轨迹。图片来自美航局
此次日全食是99年来第一个横跨美国全境的日全食，上一次还要追溯到1918年6月；这也是1979年2月6日以来第一次可在美国本土观测日全食，据NASA估算，下一次要等到2024年4月8日。
欧空局2020年打造“人造日食”
每次可观察日冕的时间长达6小时
天文学家正在翘首以待北美21日发生的罕见日全食，但在接下来的几十年内，他们将看到每次长达6小时的人造日食。据欧洲空间局（ESA）官网日前报道，其计划于2020年发射升空的Proba-3卫星将完成这一任务。
日全食的时间很短，只有160秒，但正是在这一特定时间或借助日冕仪，我们才能看到平常被强烈日光掩盖的日冕层。日冕层是太阳最著名的大气结构，温度可超100万摄氏度，被称为“太阳的呼吸”。日冕是太阳风的来源，特别是“日冕物质喷射”通过不规则的能量喷发，对卫星和地球都会产生影响。因此，日冕永远是日食期间观测的重点。
比利时皇家天文台Proba-3望远镜首席研究员安德瑞·楚科夫解释说，地面日冕仪因受偏光影响，观察视野严重受限，“杂光和散光是仪器内的轻微污染，在日冕仪内的遮光盘周围能造成光线变形。”当然可以通过延长日冕仪的长度以及相机和遮光盘之间的距离，来避免这种影响，但鉴于日冕仪的尺寸不会太大，实际操作仍有限制。
ESA科研人员正寻求一种能增加日冕可见度的方法，他们计划直接在太空制造出人造日食的效果。Probe-3的日冕仪将使用两个组件—摄像机卫星和遮光盘卫星，它们一起升空，协同运作，就像长达150米的日冕仪那样直接在太空工作。
如此一来，卫星每19.6个小时的地球轨道飞行周期内，都会制造出6个小时的人造日食观察时间，大大弥补了标准日冕仪和极紫外光太阳表面检测等太阳探测器的观察能力缺陷。
当然，人造日食任务的挑战在于，如何保持卫星的安全操控和精准定位。ESA的计划，是使用新型传感技术以及能有自动驾驶功能的人工智能软件来帮助完成任务。
作者:刘海英 房琳琳
北京时间8月21日晚23:00开始，一次壮观的日全食天象将横扫北半球。很可惜，这次日全食发生在美国，国内无缘得见。但是我们还是可以想像它会有多壮观。许多有钱有闲的狂热天文爱好者已经前往美利坚大陆，守候它的到来。
还记得2009年那次横扫中国长江流域的日全食吗？如果你曾经为它激动，那么这一次，心中一定也会有所期待吧。
如果你有幸前往美国，如果你以前还没有看到过日全食，那么在观看期间，一定要做到以下几点。唯有如此，才能安全地观看日全食，才能充分地领略到日全食的魅力。
尽可能少花时间去拍照
日全食全瞬即逝，一旦错过，下一次可能就要等到几年、十几年，甚至几十年后了。捣鼓你的相机，会让你错过那些不可思议的景象，除非你看过很多次，否则就让那些经验十足、专业的日食摄影师去生产高质量的照片吧，只有你自己才能够获得最直接的体验。
食既后、生光前，千万不要忘记摘掉日食眼镜
太阳被月球全部挡住的时候，戴着日食眼镜什么也看不到。把它摘掉吧，和日食来个亲密接触。日全食期间，直接用裸眼观看是绝对安全的。用不带巴德膜的望远镜观看也没有问题。
食既前、生光后，千万不要用望远镜直接观看太阳
绝对不能用望远镜（无论是双筒镜还是天文望远镜）直接看太阳。只有当太阳被月球全部遮挡期间，用肉眼观察才是安全的。在除此之外的所有时段中，一定要使用日食眼镜或日食滤镜。否则即便只是一小会儿，也有可能让你永久失明。
动用全部的感官来感受日全食，而不是只用眼睛
日全食期间，气温会下降，夜行动物会出现，街灯会亮起，鸟儿会停止歌唱。这一切，都是日全食带来的独特现象。
在观察太阳的同时，观察天空和大地，会有意想不到的惊喜
食既之后，我们可以留意观察壮观的日冕。我们也可以观察整个天空。我们可以看到繁星在白昼闪现，还可以看到月球的巨大阴影在大地上缓缓移动。
(2017-08-16)
央广网北京8月10日消息（记者张奥 实习记者于洋）据经济之声《天下公司》报道，天文爱好者们最近有点忙，昨天凌晨中国大部分地区迎来了月偏食，而美国将在8月21日迎来日全食，近期美国的搜索引擎和电商平台上日全食眼镜成为热门，同时能够观测到日全食的地点也开始有大量的爱好者进入踩点。
天狗吃日、天狗吃月，为什么能引发这么多专业爱好者的观测热情？宇宙学博士虞骏介绍，月食的原理其实是地球的影子投到了月亮上，月亮本身不发光，它之所以能够发光被我们看见，是因为太阳光照到了月亮上，月亮反射太阳光。当地球跑到了太阳和月亮中间，挡住了一部分太阳光，地球的影子就投到了月亮上面，这时就发生了月食。月偏食和月全食最明显的区别在于，地球的影子有没有把月亮全部遮住，我们所看到的月偏食其实是遮了一部分。如果月亮整个被地球的影子挡住，则是月全食。在明年1月31日，中国应该可以看到一次条件非常合适的月全食。
虞骏说，日食形成的原因和月食稍有区别。太阳是自己发光，而在地球上看，月亮绕着地球在转，有的时候可能会转到太阳和地球的中间，这时在地球上就会看见太阳被月亮挡住了，这种情况被称之为日食。如果太阳完全被月亮挡住，这就是日全食。有的时候太阳没有办法被月亮完全挡住，中间被挡住了，周围还留了一圈边，这种叫做日环食。更多情况下我们所看的是日偏食，即太阳的一个角被月亮挡住了。
日食、月食为什么能被准确的推算出时间和地点？对此，虞骏解释称：“ 不管是地球还是月亮，其转的轨道我们已经知道得非常清楚。地球绕太阳转的轨道也可以计算地很清楚，所以我们基本往前或往后推几百年、几千年甚至上万年，什么时间、地点能够看到什么样的日食、月食，这些是可以很精确地测算出来的。在NASA等一些网站上可以自己查，甚至未来150年内哪里会发生什么日食都可以查到，而且可以精确到秒。”
谈及为何要在全球范围内追着去看日全食，有着追日全食习惯的虞骏回应说，之所以日全食要去追，是因为日全食发生的时候可以看到，日全食的地方是很狭小的一条带状区域，它有时会经过海洋，只有很少一部分会经过陆地。每次能发生日全食的时候全球可能只有千分之一的地方能够看到，这本身就是一个非常罕见的现象，景象很壮观。它会在短短几分钟的时间里，整个环境都会发生急剧的变化，有时白天会变成晚上、太阳会完全消失，留下一个看起来像黑洞一样的东西，太阳周边有各种各样奇葩的平常难得一见的景象，比如日冕、日珥。这些现象会集中在短短一两分钟之内，如果在现场亲身感受日全食，完全会目不暇接。看过一场日全食的人很可能会从此迷上这种景观。
虞骏说，“日全食在北京平均275年才能发生一次，如果待在一个地方不动，除非运气非常好才能看到一次日全食。如果希望能再看到下一次日全食，就只能追随着日全食发生的脚步。现在中国有很多人会去到美国追日全食。如果不到处去追，比如中国有960万平方公里，加上海域面积可能有上千万平方公里，下一次在国内想看到日全食可能要到2034年，北京可能要到2035年才能看见。这对于看过日全食和对此感兴趣的人来说，实在是太难等了。”
8月21日美国会将迎来日全食，已经掀起了观看热潮，网传美国全境都能看到。但虞骏表示，全境都可以看到日偏食，而日全食大概只有宽100公里左右的条状区域，从东海岸到西海岸。“我选的是靠近黄石公园的爱达克弗斯市，看日全食最怕的就是天气不好，提前做了很多研究，我们发现从东海岸到西海岸整个日食带上，这个地方在历年来天气情况是最好的。”虞骏说。
据虞骏介绍，在日全食带的那些可预定旅馆提前一年就会被订空。甚至于，有些酒店不知道有日全食发生，他们很意外地接到了8月21日前后的许多订单，等他们意识到自己那里可以看到日全食时，会不讲究商业规则，将之前的订单作废再提价，提价之后再重新放开预定。“日全食这样的现象可能至少要提前一年确定住宿，地球上每三年会发生两次这样的事情，基本上这次日全食结束之后下一次日全食的规划就又开始了。”
虞骏也提醒日全食爱好者，看日食一定要注意安全。因为太阳非常刺眼，在看太阳的时候一定要保证用眼健康。任何情况下都不可以用眼睛直接去看太阳，也不可以用望远镜直接对着太阳看。“我们需要买已经证明是安全的设备，比如：巴德膜，这个看起来像是两面都反光的、很薄的塑料纸片，但它可以把超过99.99%的阳光全部反射掉，大概只有万分之一的阳光投射过来，经过这层膜滤光后可以比较安全的看日食。购买时也一定要认准是日食眼镜，起码它里面用的是巴德膜。一般日常携带的太阳眼镜用来看太阳会非常危险，哪怕戴几层都不行。”
(2017-08-10)
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日食倒计时：即将发生在美洲上空的日全食
对于目视观测者来说望远镜自然是必不可少的，使用一个8x40或者10x50的双筒望远镜观察日冕就会看到惊人的细节。同时因为双筒望远镜可以同时用双眼进行观测，观测者也可以获得更直观的感测体验。考虑到望远镜的重量，应该使用尽可能稳固的三脚架来支撑望远镜：一个4-5英寸口径（100mm-127mm）的短焦折射镜、马卡或是施卡镜子基本上已经是野外天文摄影便携设备的上限了。为了尽量避免切换目镜和重新调焦所浪费的时间，最好全程使用一支25mm的广角目镜，这已经足够观测到日冕和日珥的所有细节了。
目前我们正处于太阳活动周期的小年（见图1），这也将影响日冕的形状：典型的弱日冕是一个非常不对称的形状，而在太阳活动周期大年的时候日冕会变得更亮，形状也会变得对称，就像一个光环一样。在今年8月21日发生的这次日全食，人们只有机会观测到一个并不是很明亮的内冕和几束从中发射出来的射线。
图1：太阳活动周期示意图。
一个周期约为11年，图中最中间的是2012年的大年，由此推算，我们现在所处的2017年正处于太阳活动周期的小年。
对于目视观测者来讲，全食结束前的短暂几秒钟一定要格外的留神，当太阳离开月影区的时候，不要被突然出现的第一束光线刺伤眼睛，这道光线也就是我们所说的贝利珠现象（见图2）。在太阳重新出现一侧的日冕预示着日全食的结束，而观测者们最好根据当地时间在全食结束前10秒设置一个闹钟提醒。
图2：日全食期间，食既或生光时，虽然月球将太阳完全遮掩住，但由于月球表面凹凸不平，日光仍可透过凹处发射出来，形成类似珍珠的明亮光点。因英国天文学家贝利首先观测而得名。 （摘自百度百科）
一次计划周全的摄影
对于第一次计划观测日全食的爱好者来说，应该尽可能简单的保存随身携带的装备以及自己的摄影规划。一些易碎易损的零件一定要在随身包里携带，在空间足够的前提下，三脚架应该放在箱子中。为了能将日冕的最外层区域都拍摄进来，焦距500mm的小画幅相机传感器就足够了。对于半画幅的单反相机，搭配300mm左右半画幅镜头，就可以拍到很满意的作品。或者也可以使用搭配高敏CCD芯片的摄影机、长焦镜头和三脚架在自动调整曝光的模式下完成日全食的记录。全食开始的时候将太阳会置于视直径一半偏东的位置——也就是构图的中间偏左的位置，就不需要在日食过程中做任何调整。
使用700mm到1000mm的长焦镜头可以拍摄到令人震撼的内冕、耀斑以及贝利珠，当然也包括日偏食的阶段（见图3）。前提是要由一个足够稳定的三脚架、遥控快门线和一个可以预升反光板的相机，这样就可以避免微小震动对相片质量的影响。
图3：瘦长的太阳可以为准确对焦提供一个好机会，在随后而来的日全食中，可以取下太阳滤镜，以获得更清晰的图像。
日冕的不同曝光时长
在全食期间围绕在太阳周围的光晕，其内部非常明亮，从内向外亮度在逐渐递减，直到与深蓝色天空背景交融在一起。在这个动态的过程中，固定的曝光时间——或者叫景深是不够的，为了更好的展现不同巨大的亮度差，推荐的做法是做好拍摄一系列不同曝光时长的照片，每一张都是钱一张曝光时长的两倍或是四倍。
在食既前的短暂时间内可以尝试着用千分之一秒的快门来拍贝利珠。在食甚的发生时，此时的天空是最暗的，这也是拍摄最外层日冕的最好时机，这种情况可以使用1.5秒的曝光时长。借助可编程的遥控快门线这一切都可以轻松完成，这样观测者就可以同时进行目视观测了。
之后可以通过电脑对不同曝光时长的照片进行叠加处理，最终叠加出来的照片和实际目视效果极其接近。运用不同的图片处理方式会得到不同的效果，比如使用Larson-Sekanina滤镜，可以把日冕更清晰的显示出来（见图4）。
图4：将不同曝光时长的照片叠加在一起，并使用恰当的滤镜，有助于将日冕的更多细节展现出来。
一个牢固的便携的器材装配能使相机在天空旋转的同时任然拍摄下清晰的影像。 使用短焦镜头可以同时将空中亮度相对较高的恒星和行星拍下，同时一支光学素质优良的长焦镜头甚至能拍到月球表面的细节。
当天空有少量云的时候，通常需要将目视预估的快门速度延长一些，在有薄云的时候最多会将曝光时间延长4倍，如果太阳不巧恰恰在厚厚的积雨云旁边，曝光时间甚至会倍延长100倍！
预演
在出发前应该多次测试相关设备和整套观测流程——并且全程要在一间比较暗的房间内进行，看看自己是否能在一分多钟的时间内完成所有的取景、对焦和调节快门速度。在有了这样详尽规划之后，就可以在全食期间为自己赢得更多的目视观测时间。
同时需要考虑的是，在全食开始后如何才能轻快地取下太阳滤镜。通常来说，使用巴德膜或其他材质的太阳滤光镜会通过一个很紧的罩子盖在望远镜上，一旦用力取下就会导致望远镜的晃动，这意味着要重新调整望远镜（位置、对焦）。最好的方法是将太阳膜安装在一个可以通过旋转装卸的盖板上，或者用较软的纸板做一个盖板。
另外还需要注意的是，太阳滤镜是否会对聚焦有影响，导致使用太阳滤镜前后焦点位置不一致，尤其对于长焦镜头而言，有些滤镜玻璃会引起轻微的球差。在日全食期间，时间比金钱还要宝贵，要尽量保证由偏食和全食两种状态切换时不需要把时间浪费在重新调焦上。
更多关于2017年8月21号日全食的信息可以在美国国家航空航天局NASA的主页上找到。
https://eclipse.gsfc.nasa.gov/eclipse.html
https://eclipse2017.nasa.gov
这里可以找到更多关于地区天气的详细信息。
在牢记要保护眼睛不受伤的同时还要记住一句非常重要的话：日食之旅不会结束——日全食是会上瘾的！
原文载于2017年7月的《 Sterne und Weltraum 》ǔ
作者：Klaus-Peter Schröder
德文翻译：王坤
校译：系外行星地瓜君
编排：邱煜欣
本账号系网易新闻•网易号“各有态度”签约账号
专栏打赏
〖天文湿刻〗牧夫出品
微信号：astronomycn
谢谢阅读
(2017-07-31)
2017年8月21日的日全食轨迹图。来源:美航局/戈达德/SVS/厄尔.莱特
长江日报融媒体7月25日讯（记者 李佳）
日全食全过程
但不在武汉，不在中国，在美国。下月21日，美国将迎来千载难逢的日全食现象，届时全美大范围可以见到这一天文奇观。据说这是1918年以来首次发生仅在美国可见且美国东西两岸皆可观测的日全食。
日全食观赏最大乐趣——看到“钻石环”
老美激动了！美国各地的相关庆典、派对和庆祝活动计划围绕这一天象展开。全球天文发烧友也很激动。国内天文科技公司组团，报价15天5万左右赴美追日。
据统计，中国“天象旅行”游客主要来自广州、北京、上海、深圳。武汉发烧友还比较冷静。一位上海发烧友用了8年时间去圆一个追日梦，网友“Autoeciousness”说，8年前上海滂沱大雨，没看成全食带跨越中国的日全食。他用8年时间等待，去年下半年就报名参加海外日全食一日游，“根据美国日全食旅行团专家的要求‘新手如要拍摄日食，需至少练习100次’，我虽不是新手，但自觉应该至少练习40次”，这个月他每天演习将拍摄设备安装和拆卸一次、在2分半时间内拍摄的操作步骤。
中科院测量与地球物理研究所天文学家高布锡介绍，日全食之所以受重视，主要原因是它的天文观测价值巨大，因为月球让刺眼的太阳“暗”下来，让原本不易观察的日冕层显露出来。科学史上有不少重大天文学和物理学发现都和日全食有关，如1919年的一次日全食证实了爱因斯坦广义相对论的正确性。
日全食发生时，地球上只有很小范围的地区可以观测到。对一个固定地点来说，平均400年左右才能看到一次日全食。高布锡说，日全食、日环食……这些特殊的天象都跟日月关系、距离相关，月亮运行19年一个周期，又轮到19年才到一个新的周期，而2009年武汉日全食那几年，壮观天象已自武汉渐行渐远，这些年武汉星空会略静默，我国要看到观测条件非常好的日全食要等到2035年9月2日，其全食带经过西北、华北和北京市区，往东入海。
下月，对于发烧友来说，武汉还有月偏食和英仙座流星雨可看。高布锡介绍，下月8日凌晨，月偏食观测可从凌晨1时许持续到黎明，“但偏离角度较小，从科普角度不太具观赏价值”；13日将迎来英仙座流星雨极大期，“热爱星空之人须有一颗耐住寂寞与守望之心。读者须对流星雨有一个客观认识，预报流量十几颗，肉眼可能就是几颗，同时须去光污染较小的开阔地带观看”。
小编在此附上2009年7月22日武汉日全食时第二天长江日报头版，绝对是历史性的时刻！↓↓↓
【编辑：陈智】
(2017-07-25)