日全食是哪一年（中国哪年出现过日全食）
中的月亮
上个月底的夜空迎来了一位特殊嘉宾—草莓月亮。
图源：网络
哦不对，是这张。
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“草莓月亮”虽然含有“草莓”，但并不是指月亮的外形像草莓，而是人们认为，夏季第一个满月到来的时候，是收获成熟草莓的日子。
这种由月球、地球的相对位置产生的绚丽景象还有很多，比如超级血月、月相和日（月）食。
左：超级血月 中：月相 右：月食（图源NASA）
对于日食，想必大家并不陌生，日食以其短暂却绚烂绝妙的演出，吸引着成千上万的天文、摄影爱好者和普通民众的目光。日食又分为日偏食、日环食和日全食。
日全食是最为神秘且迷人的一种，每一次日全食的到来不仅是一场视觉盛宴，更是一场科研工作者的科学大餐！小编今天就带大家了解一下日全食。
绚丽的日全食（图源：MrEclipse网站）
#2
神秘且完美的月球
日食出现在当行星、卫星和太阳排列在同一个平面时，恰好卫星处于行星和太阳之间，卫星阻挡了太阳入射的光。所以日食的发生具有不确定性，且同一地点观测到日食的时间间隔很长，这使得日食具有时间神秘性。
但更加神秘的是，在太阳系中，地球就处在日全食剧目的“最佳观影区”。
为什么说地球是“最佳观影区”呢？是因为地球并非太阳系中唯一能够欣赏日食或月食的行星，但却是欣赏日全食的最佳位置，日全食可以完全遮挡住太阳。我们拿火星来举例，下图是好奇号火星车拍摄到的火星日食景象。
火星日食（图源：NASA）
上面的动图显示的就是火星的卫星火卫一（Phobos）经过太阳面时的景象。火卫一飞快地掠过了太阳，留下了一个不规则的黑影。但由于火星一太小了，它不能完全挡住太阳。因此火星上看到的只是日偏食或者是日环食：
地球的日全食（图源：NASA）
我们在地面上可以欣赏到日全食，要多亏月球完美的大小和相对距离。太阳直径大约是月球直径的400倍，太阳到地球的距离差不多也是月球到地球距离的400倍。因此我们从地球上看，天上的太阳和月亮几乎是一样大的。这样当月球运行到地球和太阳中间时，它就会完全挡住太阳。我们在地球上就可以看到壮观的日全食景象。
#3
揭开神秘的面纱，
日全食令科学家着迷
一个多世纪以来，科学家们已经利用日全食得到了很多突破性成果，比如：破译太阳的结构和爆炸事件，为爱因斯坦的广义相对论提供了有力证据，甚至还发现一种新元素——氦，等等。直到现在，每一次日全食的到来，也都会令科学家深深的着迷。
接下来小编就带大家分别看看，日全食的过程中，在太阳、地球方面的一些研究内容。
在太阳物理方面：
日全食期间可以很好的观测到被太阳光照遮掩的太阳最外层大气——日冕。因为在日全食时，月亮挡住了太阳大部分的面积，太阳周围黯淡的日冕显现出来，我们就可以对日冕进行直接观测。
日全食下观测到的日冕，不同颜色代表不同温度（图源：NASA）
为什么要观测日冕呢？
是因为日冕是太阳活动的重要发生区域，而太阳的种种活动都会强烈地影响地球上的生命繁衍、通信导航、气象气候等。因此，研究日冕的结构、演化、物理机制，是空间物理研究的重要内容。比如由《Science》在2012年评选出当代天文学的八大未解之谜之一中，就包含违背热力学第二原理的日冕加热问题。这个谜团目前也是国际的研究热点。
但由于日全食出现的神秘性，科学家就借助日全食的原理设计了“人造日全食”——日冕仪。日冕仪就是选用合适的滤光片充当“月球”挡在望远镜和太阳中间，制造出日全食的效果。这样我们就可以通过日冕仪持续观测太阳周围日冕等区域。
下面是可见光日冕仪SOHO观测到的日冕物质抛射现象。图片中的中间实心圆是日冕仪遮挡的明亮部分，白色空心圆对应太阳日面的大小。
SOHO探测器的日冕仪拍摄到日冕物质抛射现象（图源：NASA）
日冕物质抛射（CME）是太阳大气中剧烈的爆发现象，一般2~4天会到达地球，也是影响空间天气的重要因素，如果闹起脾气来会对地球造成非常严重的影响。因此，加强对日冕的研究和监测具有极其重要的意义！
在地球大气（电离层）中：
我们不仅可以利用日全食研究太阳，也可以研究地球。在日全食到达时，月球会遮挡住太阳，导致到达地面的太阳辐射降低。下图是2017年美国日全食期间到达地面的太阳辐射量。
2017年美国大日食到达地面的太阳辐射量（图源：NASA）
我们知道太阳辐射和地球大气之间是息息相关的。在地球大气大约60-1000公里区域内，中性气体分子会因太阳辐射等的作用被部分电离，形成导电的电离层。太阳辐射还会影响电离层电子的产生率，例如电离层会受到太阳辐射的影响，在白天和夜晚产生不同的分层结构。
电离层受太阳辐射出现不同的日夜分层（图源：维基百科）
在白天，太阳辐射大，电离层分为D层、E层、F1层和F2层，整体电子密度高；夜间由于太阳辐射消失，电子产生率下降，就会导致整体电子浓度下降，只存在E层和F层。
日全食阴影区进入夜间状态（图源：NASA）
日全食某种程度上就像一次快速的日落日出，日食阴影区电离层光电离突然停止，电离层电子密度会显著下降，同时也会影响电子温度等。所以日全食的出现，也提供了一个在特殊情况下研究太阳辐射对地球大气层影响的机会。
我们可以通过多种手段来测量电离层对日全食的响应，例如电离层测高仪、非相干散射雷达、GNSS掩星等。通过这些手段，研究人员发现日全食不仅作用于阴影区，还会通过大尺度重力波向全球范围传播。还有一些影响会通过热层大气环流沿磁力线运输，产生电离层的共轭响应。日全食对地球的作用不再是一个局部作用，而会产生“牵一发而动全身”的效果。
#4
“天狗食日”no！
科学盛宴 Yes！
我国也是最早有日食记录的国家。但在古代，由于当时还没有认识日食自然规律，人们将日食视为不吉祥的征兆。比如在夏代仲康时期《尚书》中提到“乃季秋月朔，辰弗集于房，瞽奏鼓，啬夫驰，遮人走”中，描述的就是日食期间人们惊慌失措，鸣鼓奔走的情况。
张仙为保护孩子用弓箭射天狗（清代画）
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随着我们科学技术、探测手段的不断发展，我们也在慢慢揭开“天狗食日”的神秘面纱。现在日食也不仅仅是壮美的自然景象，更是解决科学难题的有效方法。
让我们一起期待下次日全食的到来！（ps：我国境内大范围可见的日全食要到2035年了），具体日全食过境可以参考下图（来源见图片下方）。
2035年中国境内日全食模拟
参考文献
1.https://moon.nasa.gov/moon-in-motion/eclipses/
2.https://eclipse2017.nasa.gov/
3.https://www.nasa.gov/eclipse
4.夏至约你看“金边日食”－遮天蔽日的空间天气效