如何在日食追逐中获得“黑带”

黄俊琼

以下是我们的天文专栏作家Joe Rao介绍的如何在日食追逐中获得“黑带”。（图片来源：Grant Faint通过盖蒂图片社）

（）据美国太空网（乔·拉奥）：我相信你已经听说过那些精通武术的人正在努力获得黑带。这是任何武术家的一项重大成就，代表了多年的辛勤工作、奉献精神和纪律。

对于一些“本影爱好者”——那些花了几十年时间在世界各地追逐日全食的人来说——即将到来的4月8日日食将提供（在我看来）一个为追逐日食赢得黑带的机会。

让我解释一下。当你在看的时候，一定要看我下面的日全食讲座，这是2024年2月23日在洛克兰天文俱乐部举行的。

日食，无论是太阳还是月亮，都会重复发生或“回归”，这是一个有趣的现象。然而，对于今天的外行来说，关于日食预测的整个情况似乎是一种偶然的模式。

对于那些生活在两千多年前的人来说，情况并非如此！

日食预测的开始可能是由一些未知且被遗忘已久的苏美尔人开始的，他们在公元前23世纪将月食作为一个孤立事件记录下来。公元前747年，巴比伦开始了一系列这样的记录，并持续了几个世纪。

亚述和巴比伦的天文学家通过仔细观察月球和太阳的运动来追踪时间。通过记录日食和月食的细节，这些测量的准确性显著提高。当他们研究几个世纪以来的日食记录时，一种模式开始出现：日食往往以18年多一点的时间间隔重复出现，尽管它们在地球上的不同地方重复出现。

这种日食周期被称为saros——希腊语中“重复”的意思。直到今天，它仍被用来进行预测。沙罗周期可以定义为18年15天8小时，减去日食之间的闰年数。在大多数情况下，这等于18年10天8小时或11天8小时，因为几乎总是分别有5或4个闰年以几乎相同的频率进行干预。

属于一个给定系列的连续日食在类型、发生的陆地纬度和持续时间上是相似的。由于额外的8小时（一天的三分之一），每次连续的日食都发生在其前身以西约120度的经度上。



4月8日日食地图（图片来源：eclipsewise.com/Fred Espenak）

即将到来的2024年4月8日日食属于139号沙罗，以区别于其他已经结束、仍在进行或尚未开始的沙罗系列。当月球从北向南穿过地球轨道平面（称为下降节点）时，会发生沙罗数为偶数的日食，而当月球从南向北穿过地球轨道面（称为上升节点）时会发生沙罗数为奇数的日食（如沙罗139）。

在一个沙罗的18年多时间间隔内，平均有42次日食。因此，在日食“家族”的特定成员鞠躬和18年多一点后其前任再次登台表演之间，有41个不同纱罗系列的代表人物可以来来往往。

对许多人来说，它始于1970年

1970年3月7日，星期六下午，许多本影爱好者在目睹了他们的第一次日全食后，捕捉到了追逐日食的“虫子”。在那一次，可以看到日全食的月球暗本影穿过墨西哥的特万特佩克地峡，进入墨西哥湾，然后穿过佛罗里达州西北部、佐治亚州、卡罗来纳州，在弗吉尼亚州诺福克附近进入大西洋。

之后，在马萨诸塞州楠塔基特岛的陆地上，以及新斯科舍和纽芬兰都可以观测到全食。可以说，1970年的日食是我们即将到来的4月8日所属的同一个沙罗家族139的亲戚。



1970年3月7日日食地图（图片来源：eclipsewise.com/Fred Espenak）

1970年后的一个纱罗周期——18年零11天零8小时后——1988年3月18日，纱罗家族139的另一名成员出现了。当月亮的阴影落在苏门答腊岛以西约900英里（1400公里）处时，印度洋的整体性在当地日出时开始。

在短短五分钟内，阴影以每秒5.5英里（8.8公里）的速度在苏门答腊岛南部的西海岸登陆。随后，狭窄的全食向东北方向弯曲，在婆罗洲中部和后来的菲律宾棉兰老岛南部上空变为白天和夜晚。阴影留下的路径覆盖着北太平洋的开阔水域。



日蚀图1988年3月18日。（图片来源：eclipsewise.com/Fred Espenak）

又过了18年11天8小时，沙罗139号于2006年3月29日返回，横扫西非和北非、土耳其和中亚部分地区。月球的黑影追踪出一条9000英里（14500公里）长的轨道，宽度从78英里到118英里（126公里到189公里）不等。

尽管这条狭窄的轨道只占地球总表面积的0.4%，但那些有幸被定位在轨道内的人看到太阳被完全遮挡了四分钟多一点。



日蚀图2006年3月29日。（图片来源：eclipsewise.com/Fred Espenak）

这将我们带到现在，正如1970年的情况一样，在不到一周的时间里，即4月8日，沙罗139的另一名成员将再次出现在北美上空。

“三件纱罗”

现在，经过三次沙罗重复，相当于54年和33±1天（由于分别为13±1闰年，33天和13闰年是最常见的），日食在世界的同一地区再次发生。我们可以称之为“三重纱罗”来描述这段时间。美国天文学家欧文·金格里奇（Owen Gingerich，1930-2023）指出，希腊人将一个等于三个沙罗周期的周期称为“Exeligmos”，意思是“轮子的转动”。因为事实上，在三个沙罗周期之后，月球的阴影已经完全围绕地球旋转。

研究1970年3月7日日食的能见度区之间的相似性，将一次Exeligmos与即将到来的4月8日日食进行比较。

现在，为了在日食追逐中获得黑带，我建议人们必须在1970年、1988年和2006年环游世界，亲眼目睹同一纱罗家族的三位前成员——在本例中为139人——然后才能通过体验四月的日食和完成三重纱罗来完全“扭转局面”：

1970-1988
1988-2006
2006-2024  

这绝非易事，因为要做到这一点，人们必须按照一个特定的纱罗系列在全球各地努力，需要54年以上的时间！

当人们考虑到月球的暗本影本身在掠过地球表面时会追踪到一条黑带时，“黑带”一词当然是合适的。

我自己今年不会参加黑带的竞选，因为我直到1972年7月10日才在魁北克的Cap Chat经历了第一次日全食。那次日食是沙罗家族126的成员。1990年7月21日，在檀香山和旧金山之间的北太平洋上空，我在一架商业航班上经历了另一次来自同一个沙罗家族的日全食。2008年8月1日，当沙罗126返回时，我从一架包机上看到了它，当时我正准备在北极上空盘旋。幸运的是，我希望能见证2026年8月12日的日全食，它将经过格陵兰岛、冰岛和伊比利亚半岛，这将完成我个人的三重纱罗，并为我在日食追逐中赢得黑带。

没有什么是永恒的

最后一点需要注意的是，一个纱罗家族不可能永远存在下去。通常，沙罗系列包含70到85次日食，持续时间从1244年到1514年。139系列共有71次日食（16次偏食，12次环食或混合食，43次全食）始于1501年，将于2763年结束，从开始到结束总共持续1262年。