2017年这次横跨美国的超级日全食有何特别之处？

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施郁（复旦大学物理学系）

2017年8月21日在横贯美国大陆的一个带上可以看到日全食。这个带从太平洋海岸一直到大西洋海岸，覆盖14个州，包括俄勒冈（Oregon）、爱达荷（Idaho）、 怀俄明（Wyoming）、 蒙大拿（Montana）、爱荷华（Iowa）、堪萨斯（Kansas）、内布那斯加（Nebraska）、密苏里（Missouri）、伊利诺伊（Illinois）、肯塔基（Kentucky）、田纳西（Tennessee）、阿拉巴马（Alabama）、佐治亚（Georgia）、北卡罗来纳（North Carolina）、和南卡罗来纳（South Carolina）。美国其他地区、加拿大、南美洲、欧洲西北部、非洲以及亚洲的楚克奇（Chukchi）半岛可以看到日偏食。1918年6月8日以来，还没有横贯美国大陆可以看到的日食。1979年2月以来，美国大陆任何地方还没有看到过日全食。1970年3月7日以来，美国东南部还没有看到过日食。  

在俄勒冈海岸，协调世界时下午4：05（太平洋时间上午9：05）日食开始，协调世界时下午5:16 （太平洋时间上午10:16 ）全食。在南卡罗来纳，协调世界时下午6：44 （东部时间下午2：44）全食。NASA出动两架飞机在云层之上观察了这次日全食，大大延长观测时间。配置了照相机的高空气球以及包括月球侦察轨道器（Lunar Reconnaissance Orbiter）、国际空间站（international Space Station）、太阳动力学天文台（Solar Dynamics Observatory）、Moderate-resolution imaging spectroradiometer、Solar and Heliospheric Observatory以及日本的太阳探测器Hinode在内的人造卫星均提供了这次日全食数据。

这次日全食观测规模以及媒体转播报道的规模是空前的。

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2017年8月21日，从美国东海岸到西海岸的全国范围内出现了“日全食”天文奇观，这是美国1776年建国以来，第一个仅在美国境内掠过的日全食，而没有掠过其他国家；同时这也将是99年来 掠过美国全境的日全食天象；也是自1970年以来，美国覆盖范围最广、最容易观测日全食的机会。
一条宽度约67英里的“日全食带” 由西至东横跨俄勒冈州至南卡罗莱纳州等12个州，在这一全食带内的大城市，如俄勒冈州塞勒姆市、内布拉斯加州的林肯市、爱达荷州福尔斯、堪萨斯城、纳什维尔市、哥伦比亚市、查尔斯顿市等都是日全食直接掠过的大城市。
时光飞逝，美国大日食如约而至，而上一次在美国本土发生日全食则要追溯到1979年2月26日，距今已经过去了38年。日食分为三种，包括日全食、日环食、日偏食，其中最为罕见的是日环食，只发生在地球表面与月球本影尖端非常接近的情形下，这时不同地区会出现日偏食、日全食和日环食三种不同的日食。日全食是一种相当壮丽的自然景象，所以经常吸引许多游客和天文爱好者不远万里去海外观赏日全食。
纵观本次日全食所经过的地区，除去北太平洋与北大西洋，只有美国大陆可以看到日全食，全食带一次只经过一个国家，实属罕见；且全食带几乎横穿整个美国；境内交通便利；全食发生时太阳地平高度又极佳，这对全球的天文爱好者来说是一次非常难得天文盛宴。

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这次美国日食和以往日食最大不同之处就是日食覆盖范围广，而且覆盖的都是人口较稠密的地区，使得绝大多数美国人甚至是来自世界各地的天文爱好者能够观看到。
日全食本就是一种极为罕见的天文现象，以往的日全食又大多出现在人口密度低甚至是人迹罕至的地区，比如南北两极、大洋等。像这次日食斜着横穿了整个美国大陆，跨越14个州，那只能用千年等一回来形容了。据估计有1,200万人口住在了日全食带的阴影中，而距离日全食带约1天车程的人口则约为2亿，几乎相当于美国总人口的70%。能和这次日食的影响力媲美的只有发生在2009年中国的“长江大日食”了。
这次日食月球的本影首先在夏威夷群岛附近的太平洋接触地球，太平洋夏令时21日上午9:05日全食率先降临在俄勒冈洲的林肯海滩，到了太平洋夏令时10：16在俄勒冈州完全展开，依次通过、爱达荷州、怀俄明州、蒙大拿州、内布拉斯加州、爱荷华州、堪萨斯、密苏里州、伊利诺伊州、肯塔基州、田纳西州、佐治亚、北卡罗莱纳州、南卡罗来纳州，形成一条宽度约70英里的“日全食带”，塞勒姆市、堪萨斯城、哥伦比亚市等大城市都能看到日全食。到了东部夏令时下午2:48日全食在南卡罗来纳州查尔斯顿附近结束陆地观看窗口，完全结束时间为东部夏令时下午4:09。

日全食持续时间最长是在伊利诺伊州卡本代尔附近，持续时间达到了两分四十秒。日全食带经过的最大的城市是田纳西州的首府纳什维尔，该市的旅游发展局专门为这此日食推出网站。根据观测机会计算，最佳的观赏地点首选俄勒冈州的马德拉斯，全食时间为2分4秒；其次是爱达荷州的涉河河谷，全食时间为2分18秒；第三选择为怀俄明州的卡斯珀，全食时间是2分26秒。

上面这张图表示的日全食带位置以及北美各地区能够观看到的日偏食是比例。
下一次的日全食将出现在2019年7月2日，届时日全食带将首先出现在南太平洋，然后将于傍晚时分抵达南美洲，经过智利和阿根廷，届时全食带将会经过世界上最干燥的地区——智利的阿塔卡马沙漠。
2021年12月4日，日全食将降临南极大陆腹地，处于极地又远离传统的科考线路，使这次日全食成为追逐难度最高的一次。
美国的下一次日全食要等到2024年4月8日，那时日全食将光顾美国东部、南部以及墨西哥。
而中国的下一次日食要到2034年3月20日，不过那时日全食带只穿过西藏西北部的无人区还有西亚和北非地区。
好消息是2035年9月2日，日全食又将光顾中国，届时日全食带会贯穿中国北部，酒泉、包头、大同、北京、唐山、青皇岛等大城市，到时候很多人又能在家门口看日全食了。

上面这张图是2001至2020年日全食和日环食全球分布图。蓝色为日全食带，红色为日环食带。

上面这张图是2021至2040年日全食和日环食全球分布图。蓝色为日全食带，红色为日环食带。

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文章会比较长，也许要分几天连载完。同时会插入部分现场图片，用流量的用户请注意。

这次日全食非常不一样。2009年7月22日，中国长江流域发生过一次类似的日全食。波及人口近4亿，日食中心带最长时间超过六分钟。我曾全面参与2009年日全食的各项工作，包括科研观测等。而这次又亲历了美国日全食，看到了前期准备，现场“观赏”等，真的发现了很多很多不同。

关于这次美国日全食发生时间地点等信息，前面的很多回答都有，我不赘述。

我们是在两年多前就比较关注这次日全食，事实上是在2009年中国日全食之后，就开始关注了。2009年中国的日全食，如果要打分，从专业等角度，可能只能打70分左右。这次日全食有个致命的麻烦：天气。7月22日，是长江流域雨季与夏季高温的交界。但非常遗憾，从六月份开始的中长期预报资料来看，几乎都是多云到雨。事实上，最后拿到的观测资料，都因为水汽含量过高，而导致质量下降（这还是能看到日全食的地方），很多地方，比如苏州，下暴雨。不少地方虽然看到了全黑的那一刻，但也是在多云或间或有雨的间隙。但，如果那次日食发生在8月呢？

美国这次日食很幸运的一点就是发生在近八月底。这个季节，北美大陆大部分地区都是炎热的夏天，天气非常晴朗。几乎只要提前两周，就能找到晴天概率极大的地区。事实上，通过调阅以往天气资料，而提前预定场所的观测者，这次基本都如愿了。
这次日全食观测与以往最大不同就是天气情况非常好，大气能见度极高。所以日全食现场极为震撼！亮白色的日冕，满天繁星，这是在一般大气能见度的情况下无法看到的。

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不同之处再出，日食持续的时间非常的长，第二日全食首次横跨美国的地域，特朗普总统都带领着人民观看日食了，足以证明它的特殊之处，对于科学家来说，这是研究日食的最佳机会，持续的时间长，横跨美国全境，可以使先进的设备全方位的探测，扫描，确定日食的周期，早前科学家认为日食的周期为3000年一次，但是现在我们知道日食的周期为18年、9年、10个月、8个月为一次，据NASA透露：美国下一次的日食将在2024年。