日全食和日环食有什么区别？

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日环食(左)和日全食(右)。(图片来源:美国宇航局/比尔·邓福德(左)，美国宇航局/奥布里·吉米尼亚尼(右)

据美国太空网（杰米·卡特）：日食可能会令人困惑。

几乎每个人都听说过日全食——也称为日全食——但它经常与“火环”日环食混淆(“环形”的意思是“环”)。这两种类型的日食都被天文学家描述为日环食，但它们之间的精确几何差异很小。然而，这些差异对观察者的所见、所感和所经历的有着巨大的影响。其中一种日食只能被描述为美丽的景象，而另一种则是令人敬畏的多感官体验。

这里是你需要知道的关于日全食和日环食之间的天文差异的一切，以帮助你为即将到来的2023年10月14日的日环食和2024年4月8日的日全食做好准备。

日食的天文动力学

当月亮位于地球和太阳之间，在地球上投下阴影时，日食就发生了。



月球的阴影有一个黑暗的中央核心，称为本影。(图片鸣谢:NASA的科学可视化工作室)

日食发生的基本原因是因为月球每27天绕地球一周，所以通常会大致位于地球和太阳之间。然而，日食并不是每个月都会发生。这是因为月球绕地球运行的平面相对于地球绕太阳运行的轨道倾斜了5度。根据EarthSky的说法，月球每月两次穿过名副其实的黄道——太阳穿过我们白天天空的路径——在天文学家称为节点的点上。如果一个新月穿过黄道，它会引起日食，这在每年的两个日食季节都会发生。

月亮有可能挡住太阳，因为它平均比太阳小400倍，但也比地球近400倍。因此，这两个物体在我们的天空中有着非常相似的表观尺寸。这是一个令人难以置信的巧合，但在现实中，事情并不完全是这样。一些其他的事情发生了，导致了两种不同的日食。

日全食与日环食:月亮的三个影子



从国际空间站看到的2017年日全食。(图片来源:NASA)

从地球上看，当月亮挡住太阳的一部分时，它会在地球的大部分地区投下模糊的阴影。这是月球的半影，如果你站在其中，使用日食安全眼镜，你可以看到日偏食。然而，月球阴影的内部和较暗的部分导致了所谓的日环食和日全食。

这个内部阴影是狭窄的，圆锥形的，除了半影之外(在半影之内),它被投射成一条穿过地球的路径。这条路径从西向东穿过地球表面，因为月球从西向东运行。在日全食期间，圆锥的顶端接触地球，被称为本影。根据史密森尼学会的说法，这也是为什么日食追逐者有时被称为umbraphiles。那些在下方全食路径中的人会在白天经历短暂的黑暗。在日环食期间，本影锥没有到达地球，所以反而产生了一个反本影。那些在它的路径上的人——环形路径——看到一个围绕着月亮的“火环”。

日全食:全食现象



显示日全食时半影和本影的图表。(图片鸣谢:ESO/M. Kornmesser)

当月亮恰好经过地球和太阳之间，而它的视尺寸等于或大于太阳时，日全食就发生了。除了专门的日食追逐者，地球上很少有人经历过日全食。这是因为在日食发生时，你需要在地球的昼侧，同时也要在全食路径(月球的本影)内，全食路径大约有10，000英里长，但只有大约100英里宽。此外，所有的日食大多发生在海上(毕竟，地球的70%以上被海洋覆盖)。

整个过程大约需要三个小时，但这是短暂的全食——所有的阳光都被遮挡(根据Timeanddate.com的说法，长达六分钟)——这就是为什么日食追逐者会去任何地方体验一次。全食让观众有机会用肉眼看到太阳的外层大气——日冕，这通常会被太阳的强光所掩盖。在全食的两边，都有可能看到被称为贝利珠的光珠流过月亮的山谷。日全食开始前的最后一颗贝利珠在日冕出现的瞬间创造了一个“钻石戒指”的效果。当总体停止时，第一颗贝利珠会引发另一颗。

日全食会导致昏暗，观测者也会在日全食前20分钟经历明显的温度下降，因为日全食路径本影中的太阳辐射减少了。

日环食:臭名昭著的“火环”



显示日环食时半影和本影的图表。(图片来源:NASA)

日环食是月球围绕地球的轨道是一个轻微椭圆的最明显的证据。在地球的每个轨道上，月球到达近地点(离地球最近的点)和远地点(最远的点)。当近地点满月与满月重合时，它通常被称为超级月亮，因为它看起来比平时大。如果一个新月在穿过黄道时接近近地点，那么它会导致日全食，而远地点新月——在天空中看起来比平时小——不能覆盖太阳的圆盘。其结果是日环食，在此期间，几分钟内可以看到环绕月球的一圈阳光。

这有一个例外。根据EarthSky的说法，当地球位于近日点时，也可能发生日环食，近日点是地球在自己的椭圆轨道上离太阳最近的地方。

这个“火环”不像日全食那样壮观，必须一直通过太阳滤镜才能看到。记住不要在没有足够保护的情况下看太阳。