日食是因为什么引起的（太阳、月亮和地球排成一行）

在浩瀚的太空中，虽然各种天体和人造飞行器相距遥远，在各自的轨道上运行，但太阳、地球、月球和人造飞行器的光影在太阳系中都能在一定条件下工作。这里呈现的光影奇观令人惊叹。

据说一个地方的人如果不去别的地方，平均只能看到400年左右的日全食。

从“天狗蚀日”说起……

日食作为古今最受关注的现象之一，在人们对其科学的认识上经历了漫长的历程。很久以前，“天狗蚀日”一词在民间广为流传。中国有世界上最古老、最系统的日食观测记录。然而，限于当时的科学技术水平，人们对日食仍有粗略的观察和研究。直到16世纪中叶，由于天文学等学科的发展，日食的观测和研究得到了发展和完善，日食的成因逐渐被揭示。

原来，日食是指当月球绕地球运行到日地中间时，如果日、月、地呈一条直线，月亮就会挡住太阳向地球发出的光线，于是月亮的影子就会落在地球上，然后日食就会发生。根据日食的情况，日食可分为全食、偏食和日环食三种类型。

日全食只有当太阳、月亮和地球排成一行时才能发生。在日食中，月球在地球上的阴影分为两部分，中心区域称为阴影，外部区域称为半阴影。只有在阴影的位置，我们才能看到日全食；在半影区，我们才能看到日偏食。也就是说，在发生日全食的情况下，月球与地球的距离相对较近，月球的影子可以扫过地球，因此从这个位置上看，月球覆盖了太阳。

日环食作为日食的一种，其发生率很低，是一种罕见的现象。当月亮在太阳和地球之间时，它会挡住射向太阳光照在地球上。当月球离地球较远时，由于不能完全遮住太阳而形成日食。当生日戒指，太阳是黑暗的中心和光明的边缘，一个耀眼的光环将形成在天空中。因此，与日全食和日偏食相比，日食更具观赏性。

在日食中现身的“元素”

日食观测是人们了解太阳的重要手段，具有十分重要的科学意义。天文学家杰森和洛克耶通过日全食观测发现“太阳元素”，被科学界视为日食观测史上的一个好故事。为了纪念这一划时代的科学发现，巴黎科学院特别铸造了一枚金牌。黄金纪念盘一面刻有传说中的“太阳神”，另一面浮雕着两位天文学家。每当人们看到“太阳神”驾驶四辆战车时，都会联想到这两位天文学家的成就。

19世纪，当天文学家预测1868年8月18日印度将发生日全食时，全世界的天文学家和物理学家都非常兴奋。法国米尔顿天体物理观测台台长詹森和英国皇家科学院太阳物理观测台台长洛克耶等都是代表。1868年10月26日，巴黎的法国科学院收到了两封内容相同的信，分别是詹森和洛克耶写的。他们都报道了同样重要的科学发现，那就是在观测日全食时意外发现了太阳日饵中的黄色光谱。巴黎科学院非常重视这两封信。经过比较，认为黄色光谱在当时不属于任何已知元素。

后来，人们发现这是人类在太阳上发现的第一种元素。因此，人们把希腊神话中“太阳神”的意思理解为“太阳”元素（中文名为“氦”）。为什么日食观测具有如此重要的科学意义？原来，我们通常看到的太阳只是它光球层的一部分，光球层外的太阳大气被它明亮的光辉所淹没。色球层和日冕层是太阳大气的两个重要层，对揭示太阳的物理状态和化学成分具有重要价值。

色球层是太阳大气层的中间层，在光球层上方约2000公里厚。日冕是指包裹在太阳外的极高温度和非常薄的等离子体，它比太阳本身大好几倍！据说日冕的光度只有太阳本身的百万分之一。通常，由于它完全隐藏在地球大气散射光引起的蓝天中，我们通常无法观测到它们。日全食期间，由于月亮挡住了太阳光球的圆形表面，在黑暗的天空背景中，红色色球和银色日冕会相继出现。因此，科学家们可以抓住这一有利时机，观测色球层和日冕，进而揭示太阳的科学秘密。

“天罚”是怎么回事？

在漫长的历史长河中，因日食观测不当造成的眼外伤不计其数。古人认为这是“天罚”。现在我们已经知道这是太阳的红外线对眼睛灼伤的热效应。

原来，太阳是一个能发出极强光的天体，它发出的强光是由各种频率的单色光组成的多色光。如果我们对太阳光进行色散处理，可以得到七种单色光：红、橙、黄、绿、蓝、紫。这就是我们通常所说的“可见光”。事实上，在阳光下，有肉眼看不见的“不可见光”。这种“不可见光”主要包括红外线和紫外线。红外线的波长很大，在照射人体时有明显的热效应。太阳红外具有很强的穿透力，很容易通过我们眼球的角膜、晶状体和玻璃体到达视网膜。当它被视网膜上的色素细胞吸收后，就会转化为热能，造成视网膜严重烧伤。这在医学上被称为“日食视网膜烧伤”。目前尚无有效的治疗方法，应以预防为主。

如何安全地观测日食？对于普通天文学家来说，观测日食应采用以下方法。一是用防护眼镜观察日食。因为防护镜能有效阻挡阳光中的红外线和紫外线，可以保护我们的眼睛免受阳光的伤害。这种保护镜可以由两片曝光的黑白胶片重叠而成。它也可以使用特殊的太阳能过滤网。当然，也可以用玻璃涂上黑色墨水。无论使用何种防护镜，都应检查其滤光效果。只有在安全可靠的情况下才能使用。第二，用望远镜观测日食。有些望远镜专门用来观测日食和月食，放大倍数从几十倍到两三百倍不等。

日凌——守时的“访客”

如果太阳、月球和地球在一条直线上，那么当太阳、通信卫星和地面接收天线在一条直线上时会发生什么？这就是太阳的现象。日凌是一种不可避免的自然现象。日食期间，太阳、通信卫星和地面接收天线恰好在一条直线上。从地面上看，通信卫星的影子正好投射在太阳上，也就是说，通信卫星挡住了太阳。因此，太阳的无线电波会干扰原本接收卫星信号的地面天线，导致电视图像出现雪花甚至黑屏现象。

太阳一直辐射电磁波。波长范围从最短的伽马射线、X射线和紫外线到我们肉眼能直接感受到的可见光，以及更长的红外线和无线电波。其实，日凌是个非常守时的“访客”，每年春分和秋分都会准时到访。这与太阳的自转有关。每年只有在秋分前后，太阳才会经过地球赤道，赤道上空的地球静止通信卫星将与地球保持同步旋转。当通信卫星处于太阳和地球的直线上时，卫星地球站的天线既对准太阳又对准卫星，使太阳产生的强电磁波直接投射在地球站的天线上，从而干扰地面天线对卫星信号的正常接收。

对于不同的城市，受太阳影响的日期和时间是不同的，主要是因为太阳的时间与城市的经纬度有关。观测区域的纬度越高，卫星的高度就越低，太阳的位置越早与之重合，因此日食发生的日期就越早。在同一纬度上，经度越长，一天中的时间越晚，这是因为卫星相对于地球自转是静止的，卫星地面站和通信卫星之间的连接指向天空的西部。日食持续时间越长，日食持续时间越短。

日陵之行仅对卫星通信有一定影响，对有线电视、手机、固话基本没有影响。这是因为移动电话不是通过卫星传输的，而是通过地面基站传输的。那么汽车GPS导航系统会不会受到阳光的影响呢？实际上，汽车GPS导航系统虽然也依赖卫星进行定位，但它是由多颗卫星组成的。即使一颗卫星受到影响，也有许多其他卫星可以正常运行，而且这些卫星不在地球同步轨道上，因此车载GPS导航系统不会受到太阳的干扰。