北京時間22日，美國民眾期盼已久的日全食將如期而至。這個百年一遇的景象不僅讓天文愛好者體驗到日食帶來的震撼，也給科學家探索日、地、月三星奧秘提供了難得的機遇。
日全食過程中月影在地表移動的動畫。圖片來自NASA
此次日食始於東北太平洋，橫跨美國，至大西洋中部結束。北京時間22日0時5分（以下皆北京時間），美國西海岸民眾開始看到月亮逐漸遮蔽太陽；22日4時9分，東海岸民眾可見的最後月亮陰影消失，美國本土可見的日食現象結束。
此次日食在地球表面形成了113公里寬的日全食帶，斜跨美國14個州，在這些地區生活的1220萬美國人及來自世界各地的天文愛好者，都經歷了兩分鐘左右的完全黑暗。俄勒岡州林肯市是此次美國首個看到日全食的地方，日全食從22日1時15分開始，持續1分45秒；南卡羅萊納州查爾斯頓則是美國本土最後觀看到日全食的城市，日全食從22日2時46分開始，持續約2分30秒。
圖片來自NASA
美科學界將這次日全食視為極好的科普教育機會。國家航空航天局（NASA）推出了主題網站，對此次日食現象進行全面介紹，告訴民眾如何安全觀看日食、參與有關的科研活動。全美各地近5000家公共圖書館免費發放了200多萬副用於觀看日食的眼鏡。NASA還推出了相關的盲文書籍，讓盲人也能參與其中。
8月20日，田納西州甜水（Sweetwater）市的觀察日全食的地標圖片。
此次日食也為科學家探索太陽、地球、月球及其相互作用的奧秘提供了機會，很多科學家藉此開展相關研究，僅NASA就動用了11架航天器、50多個高空氣球以及眾多地面觀測站進行多點觀測。而美國多家研究機構，尤其位於日全食帶地區的研究機構，更是藉此機會開展了日冕磁場測量、太陽輻射能對地球的影響等多項研究。
8月21日的日全食軌跡。圖片來自美航局
此次日全食是99年來第一個橫跨美國全境的日全食，上一次還要追溯到1918年6月；這也是1979年2月6日以來第一次可在美國本土觀測日全食，據NASA估算，下一次要等到2024年4月8日。
歐空局2020年打造“人造日食”
每次可觀察日冕的時間長達6小時
天文學家正在翹首以待北美21日發生的罕見日全食，但在接下來的幾十年內，他們將看到每次長達6小時的人造日食。據歐洲空間局（ESA）官網日前報道，其計劃於2020年發射升空的Proba-3衞星將完成這一任務。
日全食的時間很短，只有160秒，但正是在這一特定時間或藉助日冕儀，我們才能看到平常被強烈日光掩蓋的日冕層。日冕層是太陽最著名的大氣結構，温度可超100萬攝氏度，被稱為“太陽的呼吸”。日冕是太陽風的來源，特別是“日冕物質噴射”通過不規則的能量噴發，對衞星和地球都會產生影響。因此，日冕永遠是日食期間觀測的重點。
比利時皇家天文台Proba-3望遠鏡首席研究員安德瑞·楚科夫解釋説，地面日冕儀因受偏光影響，觀察視野嚴重受限，“雜光和散光是儀器內的輕微污染，在日冕儀內的遮光盤周圍能造成光線變形。”當然可以通過延長日冕儀的長度以及相機和遮光盤之間的距離，來避免這種影響，但鑑於日冕儀的尺寸不會太大，實際操作仍有限制。
ESA科研人員正尋求一種能增加日冕可見度的方法，他們計劃直接在太空製造出人造日食的效果。Probe-3的日冕儀將使用兩個組件—攝像機衞星和遮光盤衞星，它們一起升空，協同運作，就像長達150米的日冕儀那樣直接在太空工作。
如此一來，衞星每19.6個小時的地球軌道飛行週期內，都會製造出6個小時的人造日食觀察時間，大大彌補了標準日冕儀和極紫外光太陽表面檢測等太陽探測器的觀察能力缺陷。
當然，人造日食任務的挑戰在於，如何保持衞星的安全操控和精準定位。ESA的計劃，是使用新型傳感技術以及能有自動駕駛功能的人工智能軟件來幫助完成任務。
作者:劉海英 房琳琳
北京時間8月21日晚23:00開始，一次壯觀的日全食天象將橫掃北半球。很可惜，這次日全食發生在美國，國內無緣得見。但是我們還是可以想像它會有多壯觀。許多有錢有閒的狂熱天文愛好者已經前往美利堅大陸，守候它的到來。
還記得2009年那次橫掃中國長江流域的日全食嗎？如果你曾經為它激動，那麼這一次，心中一定也會有所期待吧。
如果你有幸前往美國，如果你以前還沒有看到過日全食，那麼在觀看期間，一定要做到以下幾點。唯有如此，才能安全地觀看日全食，才能充分地領略到日全食的魅力。
盡可能少花時間去拍照
日全食全瞬即逝，一旦錯過，下一次可能就要等到幾年、十幾年，甚至幾十年後了。搗鼓你的相機，會讓你錯過那些不可思議的景象，除非你看過很多次，否則就讓那些經驗十足、專業的日食攝影師去生產高質量的照片吧，只有你自己才能夠獲得最直接的體驗。
食既後、生光前，千萬不要忘記摘掉日食眼鏡
太陽被月球全部擋住的時候，戴着日食眼鏡什麼也看不到。把它摘掉吧，和日食來個親密接觸。日全食期間，直接用裸眼觀看是絕對安全的。用不帶巴德膜的望遠鏡觀看也沒有問題。
食既前、生光後，千萬不要用望遠鏡直接觀看太陽
絕對不能用望遠鏡（無論是雙筒鏡還是天文望遠鏡）直接看太陽。只有當太陽被月球全部遮擋期間，用肉眼觀察才是安全的。在除此之外的所有時段中，一定要使用日食眼鏡或日食濾鏡。否則即便只是一小會兒，也有可能讓你永久失明。
動用全部的感官來感受日全食，而不是隻用眼睛
日全食期間，氣温會下降，夜行動物會出現，街燈會亮起，鳥兒會停止歌唱。這一切，都是日全食帶來的獨特現象。
在觀察太陽的同時，觀察天空和大地，會有意想不到的驚喜
食既之後，我們可以留意觀察壯觀的日冕。我們也可以觀察整個天空。我們可以看到繁星在白晝閃現，還可以看到月球的巨大陰影在大地上緩緩移動。
(2017-08-16)
央廣網北京8月10日消息（記者張奧 實習記者於洋）據經濟之聲《天下公司》報道，天文愛好者們最近有點忙，昨天凌晨中國大部分地區迎來了月偏食，而美國將在8月21日迎來日全食，近期美國的搜索引擎和電商平台上日全食眼鏡成為熱門，同時能夠觀測到日全食的地點也開始有大量的愛好者進入踩點。
天狗吃日、天狗吃月，為什麼能引發這麼多專業愛好者的觀測熱情？宇宙學博士虞駿介紹，月食的原理其實是地球的影子投到了月亮上，月亮本身不發光，它之所以能夠發光被我們看見，是因為太陽光照到了月亮上，月亮反射太陽光。當地球跑到了太陽和月亮中間，擋住了一部分太陽光，地球的影子就投到了月亮上面，這時就發生了月食。月偏食和月全食最明顯的區別在於，地球的影子有沒有把月亮全部遮住，我們所看到的月偏食其實是遮了一部分。如果月亮整個被地球的影子擋住，則是月全食。在明年1月31日，中國應該可以看到一次條件非常合適的月全食。
虞駿説，日食形成的原因和月食稍有區別。太陽是自己發光，而在地球上看，月亮繞着地球在轉，有的時候可能會轉到太陽和地球的中間，這時在地球上就會看見太陽被月亮擋住了，這種情況被稱之為日食。如果太陽完全被月亮擋住，這就是日全食。有的時候太陽沒有辦法被月亮完全擋住，中間被擋住了，周圍還留了一圈邊，這種叫做日環食。更多情況下我們所看的是日偏食，即太陽的一個角被月亮擋住了。
日食、月食為什麼能被準確的推算出時間和地點？對此，虞駿解釋稱：“ 不管是地球還是月亮，其轉的軌道我們已經知道得非常清楚。地球繞太陽轉的軌道也可以計算地很清楚，所以我們基本往前或往後推幾百年、幾千年甚至上萬年，什麼時間、地點能夠看到什麼樣的日食、月食，這些是可以很精確地測算出來的。在NASA等一些網站上可以自己查，甚至未來150年內哪裏會發生什麼日食都可以查到，而且可以精確到秒。”
談及為何要在全球範圍內追着去看日全食，有着追日全食習慣的虞駿回應説，之所以日全食要去追，是因為日全食發生的時候可以看到，日全食的地方是很狹小的一條帶狀區域，它有時會經過海洋，只有很少一部分會經過陸地。每次能發生日全食的時候全球可能只有千分之一的地方能夠看到，這本身就是一個非常罕見的現象，景象很壯觀。它會在短短几分鐘的時間裏，整個環境都會發生急劇的變化，有時白天會變成晚上、太陽會完全消失，留下一個看起來像黑洞一樣的東西，太陽周邊有各種各樣奇葩的平常難得一見的景象，比如日冕、日珥。這些現象會集中在短短一兩分鐘之內，如果在現場親身感受日全食，完全會目不暇接。看過一場日全食的人很可能會從此迷上這種景觀。
虞駿説，“日全食在北京平均275年才能發生一次，如果待在一個地方不動，除非運氣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，就只能追隨着日全食發生的腳步。現在中國有很多人會去到美國追日全食。如果不到處去追，比如中國有960萬平方公里，加上海域面積可能有上千萬平方公里，下一次在國內想看到日全食可能要到2034年，北京可能要到2035年才能看見。這對於看過日全食和對此感興趣的人來説，實在是太難等了。”
8月21日美國會將迎來日全食，已經掀起了觀看熱潮，網傳美國全境都能看到。但虞駿表示，全境都可以看到日偏食，而日全食大概只有寬100公里左右的條狀區域，從東海岸到西海岸。“我選的是靠近黃石公園的愛達克弗斯市，看日全食最怕的就是天氣不好，提前做了很多研究，我們發現從東海岸到西海岸整個日食帶上，這個地方在歷年來天氣情況是最好的。”虞駿説。
據虞駿介紹，在日全食帶的那些可預定旅館提前一年就會被訂空。甚至於，有些酒店不知道有日全食發生，他們很意外地接到了8月21日前後的許多訂單，等他們意識到自己那裏可以看到日全食時，會不講究商業規則，將之前的訂單作廢再提價，提價之後再重新放開預定。“日全食這樣的現象可能至少要提前一年確定住宿，地球上每三年會發生兩次這樣的事情，基本上這次日全食結束之後下一次日全食的規劃就又開始了。”
虞駿也提醒日全食愛好者，看日食一定要注意安全。因為太陽非常刺眼，在看太陽的時候一定要保證用眼健康。任何情況下都不可以用眼睛直接去看太陽，也不可以用望遠鏡直接對着太陽看。“我們需要買已經證明是安全的設備，比如：巴德膜，這個看起來像是兩面都反光的、很薄的塑料紙片，但它可以把超過99.99%的陽光全部反射掉，大概只有萬分之一的陽光投射過來，經過這層膜濾光後可以比較安全的看日食。購買時也一定要認準是日食眼鏡，起碼它裏面用的是巴德膜。一般日常攜帶的太陽眼鏡用來看太陽會非常危險，哪怕戴幾層都不行。”
(2017-08-10)
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日食倒計時：即將發生在美洲上空的日全食
對於目視觀測者來説望遠鏡自然是必不可少的，使用一個8x40或者10x50的雙筒望遠鏡觀察日冕就會看到驚人的細節。同時因為雙筒望遠鏡可以同時用雙眼進行觀測，觀測者也可以獲得更直觀的感測體驗。考慮到望遠鏡的重量，應該使用盡可能穩固的三腳架來支撐望遠鏡：一個4-5英寸口徑（100mm-127mm）的短焦折射鏡、馬卡或是施卡鏡子基本上已經是野外天文攝影便攜設備的上限了。為了儘量避免切換目鏡和重新調焦所浪費的時間，最好全程使用一支25mm的廣角目鏡，這已經足夠觀測到日冕和日珥的所有細節了。
目前我們正處於太陽活動週期的小年（見圖1），這也將影響日冕的形狀：典型的弱日冕是一個非常不對稱的形狀，而在太陽活動週期大年的時候日冕會變得更亮，形狀也會變得對稱，就像一個光環一樣。在今年8月21日發生的這次日全食，人們只有機會觀測到一個並不是很明亮的內冕和幾束從中發射出來的射線。
圖1：太陽活動週期示意圖。
一個週期約為11年，圖中最中間的是2012年的大年，由此推算，我們現在所處的2017年正處於太陽活動週期的小年。
對於目視觀測者來講，全食結束前的短暫幾秒鐘一定要格外的留神，當太陽離開月影區的時候，不要被突然出現的第一束光線刺傷眼睛，這道光線也就是我們所説的貝利珠現象（見圖2）。在太陽重新出現一側的日冕預示着日全食的結束，而觀測者們最好根據當地時間在全食結束前10秒設置一個鬧鐘提醒。
圖2：日全食期間，食既或生光時，雖然月球將太陽完全遮掩住，但由於月球表面凹凸不平，日光仍可透過凹處發射出來，形成類似珍珠的明亮光點。因英國天文學家貝利首先觀測而得名。 （摘自百度百科）
一次計劃周全的攝影
對於第一次計劃觀測日全食的愛好者來説，應該儘可能簡單的保存隨身攜帶的裝備以及自己的攝影規劃。一些易碎易損的零件一定要在隨身包裏攜帶，在空間足夠的前提下，三腳架應該放在箱子中。為了能將日冕的最外層區域都拍攝進來，焦距500mm的小畫幅相機傳感器就足夠了。對於半畫幅的單反相機，搭配300mm左右半畫幅鏡頭，就可以拍到很滿意的作品。或者也可以使用搭配高敏CCD芯片的攝影機、長焦鏡頭和三腳架在自動調整曝光的模式下完成日全食的記錄。全食開始的時候將太陽會置於視直徑一半偏東的位置——也就是構圖的中間偏左的位置，就不需要在日食過程中做任何調整。
使用700mm到1000mm的長焦鏡頭可以拍攝到令人震撼的內冕、耀斑以及貝利珠，當然也包括日偏食的階段（見圖3）。前提是要由一個足夠穩定的三腳架、遙控快門線和一個可以預升反光板的相機，這樣就可以避免微小震動對相片質量的影響。
圖3：瘦長的太陽可以為準確對焦提供一個好機會，在隨後而來的日全食中，可以取下太陽濾鏡，以獲得更清晰的圖像。
日冕的不同曝光時長
在全食期間圍繞在太陽周圍的光暈，其內部非常明亮，從內向外亮度在逐漸遞減，直到與深藍色天空背景交融在一起。在這個動態的過程中，固定的曝光時間——或者叫景深是不夠的，為了更好的展現不同巨大的亮度差，推薦的做法是做好拍攝一系列不同曝光時長的照片，每一張都是錢一張曝光時長的兩倍或是四倍。
在食既前的短暫時間內可以嘗試着用千分之一秒的快門來拍貝利珠。在食甚的發生時，此時的天空是最暗的，這也是拍攝最外層日冕的最好時機，這種情況可以使用1.5秒的曝光時長。藉助可編程的遙控快門線這一切都可以輕鬆完成，這樣觀測者就可以同時進行目視觀測了。
之後可以通過電腦對不同曝光時長的照片進行疊加處理，最終疊加出來的照片和實際目視效果極其接近。運用不同的圖片處理方式會得到不同的效果，比如使用Larson-Sekanina濾鏡，可以把日冕更清晰的顯示出來（見圖4）。
圖4：將不同曝光時長的照片疊加在一起，並使用恰當的濾鏡，有助於將日冕的更多細節展現出來。
一個牢固的便攜的器材裝配能使相機在天空旋轉的同時任然拍攝下清晰的影像。 使用短焦鏡頭可以同時將空中亮度相對較高的恆星和行星拍下，同時一支光學素質優良的長焦鏡頭甚至能拍到月球表面的細節。
當天空有少量雲的時候，通常需要將目視預估的快門速度延長一些，在有薄雲的時候最多會將曝光時間延長4倍，如果太陽不巧恰恰在厚厚的積雨雲旁邊，曝光時間甚至會倍延長100倍！
預演
在出發前應該多次測試相關設備和整套觀測流程——並且全程要在一間比較暗的房間內進行，看看自己是否能在一分多鐘的時間內完成所有的取景、對焦和調節快門速度。在有了這樣詳盡規劃之後，就可以在全食期間為自己贏得更多的目視觀測時間。
同時需要考慮的是，在全食開始後如何才能輕快地取下太陽濾鏡。通常來説，使用巴德膜或其他材質的太陽濾光鏡會通過一個很緊的罩子蓋在望遠鏡上，一旦用力取下就會導致望遠鏡的晃動，這意味着要重新調整望遠鏡（位置、對焦）。最好的方法是將太陽膜安裝在一個可以通過旋轉裝卸的蓋板上，或者用較軟的紙板做一個蓋板。
另外還需要注意的是，太陽濾鏡是否會對聚焦有影響，導致使用太陽濾鏡前後焦點位置不一致，尤其對於長焦鏡頭而言，有些濾鏡玻璃會引起輕微的球差。在日全食期間，時間比金錢還要寶貴，要儘量保證由偏食和全食兩種狀態切換時不需要把時間浪費在重新調焦上。
更多關於2017年8月21號日全食的信息可以在美國國家航空航天局NASA的主頁上找到。
https://eclipse.gsfc.nasa.gov/eclipse.html
https://eclipse2017.nasa.gov
這裏可以找到更多關於地區天氣的詳細信息。
在牢記要保護眼睛不受傷的同時還要記住一句非常重要的話：日食之旅不會結束——日全食是會上癮的！
原文載於2017年7月的《 Sterne und Weltraum 》ǔ
作者：Klaus-Peter Schröder
德文翻譯：王坤
校譯：系外行星地瓜君
編排：邱煜欣
本賬號系網易新聞•網易號“各有態度”簽約賬號
專欄打賞
〖天文濕刻〗牧夫出品
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謝謝閲讀
(2017-07-31)
2017年8月21日的日全食軌跡圖。來源:美航局/戈達德/SVS/厄爾.萊特
長江日報融媒體7月25日訊（記者 李佳）
日全食全過程
但不在武漢，不在中國，在美國。下月21日，美國將迎來千載難逢的日全食現象，屆時全美大範圍可以見到這一天文奇觀。據説這是1918年以來首次發生僅在美國可見且美國東西兩岸皆可觀測的日全食。
日全食觀賞最大樂趣——看到“鑽石環”
老美激動了！美國各地的相關慶典、派對和慶祝活動計劃圍繞這一天象展開。全球天文發燒友也很激動。國內天文科技公司組團，報價15天5萬左右赴美追日。
據統計，中國“天象旅行”遊客主要來自廣州、北京、上海、深圳。武漢發燒友還比較冷靜。一位上海發燒友用了8年時間去圓一個追日夢，網友“Autoeciousness”説，8年前上海滂沱大雨，沒看成全食帶跨越中國的日全食。他用8年時間等待，去年下半年就報名參加海外日全食一日遊，“根據美國日全食旅行團專家的要求‘新手如要拍攝日食，需至少練習100次’，我雖不是新手，但自覺應該至少練習40次”，這個月他每天演習將拍攝設備安裝和拆卸一次、在2分半時間內拍攝的操作步驟。
中科院測量與地球物理研究所天文學家高布錫介紹，日全食之所以受重視，主要原因是它的天文觀測價值巨大，因為月球讓刺眼的太陽“暗”下來，讓原本不易觀察的日冕層顯露出來。科學史上有不少重大天文學和物理學發現都和日全食有關，如1919年的一次日全食證實了愛因斯坦廣義相對論的正確性。
日全食發生時，地球上只有很小範圍的地區可以觀測到。對一個固定地點來説，平均400年左右才能看到一次日全食。高布錫説，日全食、日環食……這些特殊的天象都跟日月關係、距離相關，月亮運行19年一個週期，又輪到19年才到一個新的週期，而2009年武漢日全食那幾年，壯觀天象已自武漢漸行漸遠，這些年武漢星空會略靜默，我國要看到觀測條件非常好的日全食要等到2035年9月2日，其全食帶經過西北、華北和北京市區，往東入海。
下月，對於發燒友來説，武漢還有月偏食和英仙座流星雨可看。高布錫介紹，下月8日凌晨，月偏食觀測可從凌晨1時許持續到黎明，“但偏離角度較小，從科普角度不太具觀賞價值”；13日將迎來英仙座流星雨極大期，“熱愛星空之人須有一顆耐住寂寞與守望之心。讀者須對流星雨有一個客觀認識，預報流量十幾顆，肉眼可能就是幾顆，同時須去光污染較小的開闊地帶觀看”。
小編在此附上2009年7月22日武漢日全食時第二天長江日報頭版，絕對是歷史性的時刻！↓↓↓
【編輯：陳智】
(2017-07-25)