日食

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日食（英語：Solar eclipse），又稱日蝕，是一種天文現象，屬於食的一種，只在月球運行至太陽與地球之間時發生。這時，對地球上的部分地區來說，月球位於太陽前方，因此來自太陽的部分或全部光線被擋住，看起來好像是太陽的一部分或全部消失了。日食只在朔，即月球與太陽呈現合的狀態時發生。

原理

日食一定發生在朔，即農曆初一當日。此時月球位於地球和太陽之間時，但因地球軌道（黃道）與月球軌道（白道）成5°9′交角，故並非每次朔日皆有日食發生，而日食發生時，日月兩者皆一定在「黃白交點」（升交點或降交點）附近。

《說文》說「日食則朔，月食則望」，唐代詩人盧仝的詩句「望日食月月光滅，朔月掩日日光缺」，即講述月食發生於望，日食發生於朔的道理。

理論上日全食則只發生在月球的近地點。根據計算，月球的近地點與地球的遠日點同時發生時，地球能夠觀看日全食窗口的寬度約208公里，月球的近地點與地球的近日點發生時，地球能夠觀看全日食窗口的寬度約100公里。至於月球在遠地點時，地球每一個角落就都只能觀測到日環食或日偏食。

種類

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日全食：太陽比月球寬400倍，但離地球也是400倍遠。由於對稱的緣故，月球的暗影，也就是落在地球表面的陰影，在恰好的距離上時，其寬度正好可以遮住整個太陽。太陽光球完全被月亮遮住，原本明亮的太陽圓盤被黑色的月球陰影遮蓋。然而，也只有在日全食發生時才可能用肉眼觀測到模糊的日冕。日全食只在月球位於近地點時發生，此時月球的本影錐長度較月地之間距離長，本影錐才能掃到地球表面。由於太陽的實際體積比月球大很多，所以日全食通常只能在地球上一塊非常小的區域見到，因為月亮的本影對太陽來說只是一個小點。（在全食區之外，所見的食相是偏食）。最近一次日全食發生於2019年7月2日，下一次的日全食將發生於2020年12月14日。

日偏食：中國史書上稱「日有食之，不盡如勾」，造成日偏食的原因是因為觀測者落在月球的半影區中，觀測者會看見一部分的太陽被月球的陰影遮蓋，但另一部分仍繼續發光。太陽和月球只有部分重合，依據兩者中心的視距離遠近（太陽被月球遮蓋的最大直徑）來衡量食的大小。通常日偏食是伴隨着其他食相發生，如日全食或日環食或日全環食。但發生在極區的某些日食會是單純的日偏食（不伴隨其他食相），這是因為月球與黃道面的距離稍遠，只有半影碰到地球表面，最近一次不伴隨其他食相的日偏食發生於2019年1月6日，下一次的不伴隨其他食相的日偏食將發生於2022年4月30日。

日環食：當月球處於遠地點時，月球的本影錐不能到達地球；到達地球的是由本影錐延長出的偽本影錐。此時月球的視直徑略小於太陽。因此，這時太陽邊緣的光球仍可見，形成一環繞在月球陰影周圍的亮環。（在環食區之外，所見的食相是偏食）。最近一次日環食發生於2019年12月26日，下一次的日環食將發生於2020年6月21日。

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全環食：全環食只發生在地球表面與月球本影尖端非常接近，或月球與地球表面的距離和月本影的長度很接近的情形下。由於地球為球體之關係，而本影影錐接觸地球時為日全食（常為在食帶中間），在食帶兩端由於影錐未能接觸地球，致只能有偽本影到達地球之下，所看到的是日環食。所以，當全環食發生時，隨着地月之間的相對運動，會先後出現環食→全食→環食，當然，對於某一個具體的地點來說，在一次日食過程中是不會同時看到全食和環食的。全環食發生幾率甚少，最近一次全環食發生於2013年11月3日，下一次的全環食將發生於2023年4月20日。

地球與太陽的距離約是地球與月球距離的四百倍，且太陽的直徑大小也約是月亮直徑大小的四百倍。在理論上，由於這兩個比例相當接近，我們由地球觀測太陽與月球時，兩者的大小應該大略相等，或著說他們的視直徑大約相等──差距應該局限在0.5弧度左右。然而，由於月球及地球的公轉軌道都大約是橢圓形，造成我們觀測而得的月亮及太陽大小不固定。

日全食和日環食在天文學中稱之為中心食，只要發生中心食，必然會發生日偏食。而當日出時，太陽已被食去（日食已經開始）時，當地發生日出帶食或帶食日出，而日落時太陽還在被食（日食尚未結束）時則稱帶食日落或日落帶食。另外月食有半影月食，但日食沒有半影日食（是偏食）。

時間和周期

雖然平均每18個月地球就可以有些地區會發生日全食，但日全食仍是很罕見的。據推算，在任何一個地點須平均要間隔370年才能看見一次日全食。因為月影向東移動的速度超過每小時1700公里，因此日全食在一個地點持續的時間只有幾分鐘。日全食持續的時間不會超過7分31秒，而一般都比較短：每一千年中超過7分鐘的日全食通常都少於10次。上次發生如此長的日全食是在1973年6月30日（7分3秒），利用協和式客機在日全食路徑的月球本影中飛行，將觀察日全食的時間延展到74分鐘。下一次超過7分鐘的日全食要到2150年6月25日才會發生。從公元前3000年至公元5000，這8,000年中，最長的日全食將發生在2186年7月16日，持續的時間為7分29秒。環食中，最長是1955年12月14日，是12分9秒。最短是2014年4月29日，是0.4秒。做為比較，20世紀最長的日全食發生在1955年6月20日，持續了7分8秒。

如果知道一次日食的時間和地點，就有可能利用日食周期推測其他的日食。有兩個已知的周期是saros和inex。沙羅周期可能是最明和最精確的一個日食周期，依內克斯本身就不是個明確的周期，但是在日食周期的分類上非常有用。在一個沙羅序列完成後，新的序列會晚一個依內科斯周期才開始，它的名稱：in-ex，就是這樣來的。沙羅周期為6,585.3天（比18年略長一些），這意味着經過這個周期會發生幾乎相同的日食，但其中最顯著的差異是經度會偏移120度（由於0.3天的差），緯度也稍有變化。沙羅序列永遠以發生在地球極區的日偏食開始，然後經由一系列的日全食和日環食逐漸越過整個地球，並以日偏食在相對的另一個極區結束。沙羅序列的長度從1226年至1550年不等，序列中會發生69次至87次的食，其中大約40次至60次是中心食。

每年日食的頻率

每年會發生2次至5次的日食，每個食季至少發生一次。自從1582年創始格歷之後，曾發生5次日食的年份有1693、1758、1805、1823、1870、和1935年，下次將出現在2206年。5次日食幾乎都是偏食。

最後的日全食

因為偶然情況下組合的環境，地球上得以看見日食，甚至今天人類在地球上熟習的日食型式也是暫時的現象。在數億年之前，月球太靠近地球，以致只有如現今的日全食（沒有日環食）。而由於潮汐加速，月球環繞地球的軌道以每年增加3.8公分的速率遠離地球。估計在6億年之後，地球和月球的距離會增加23,500公里，這意味着，即使月球在近地點，地球在遠日點，月球仍不能完全遮蓋掉太陽的盤面。因此，將會因為月球離地球太遠而不再發生日全食。

一個複雜的因素使太陽在這段期間增加其大小，這樣更導致月球不能完全遮蔽太陽的盤面引發日全食。

觀測與研究

日全食（全環食包含在此）的研究價值遠高於其他幾種日食，因為能完全掩蓋光球的強光，觀測日全食時，人們能直視色球層和日冕等太陽大氣，故觀測日全食是天文學家研究太陽大氣的大好時機。愛因斯坦關於太陽引力能使遠方背景恆星光線偏轉的預言就是通過對日全食的觀測得以進行驗證，但是由於理論推算的恆星角度偏差和由於實際觀測帶來的角度偏差在同一數量級，所以愛因斯坦的理論究竟是否被觀測驗證以及理論本身的真實性還在爭論之中；在日全食發生時，也是發現水內行星的機會，但到現在皆未能發現水內行星的存在。

日食的計算涉及到太陽和月亮運動的準確性，因此古代許多天文學家用它來驗證自己的曆法。1969年還有人利用公元2年以前的25次日食記錄來計算地球自轉速率的長期變化。另在日月食中也發現了沙羅周期。

歐洲奇觀

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2015年3月20日，歐洲迎來全球2015年唯一一次日全食，此次日食北京時間15時41分在大西洋東部開始，影響北大西洋及北冰洋多處，距離北極1300公里的斯瓦爾巴群島以及丹麥的法羅群島是兩個可以觀看到完整日全食的最佳觀測點。而在歐洲大多數國家，觀測者只能看到一部分太陽被月亮的陰影遮擋，即是日偏食的景觀。

由於此次大規模日全食景觀多年難遇，斯瓦爾巴群島上慕名而來的遊客已有1500—2000人。首府朗伊爾城人口只有2100人，但該城大部分旅店在幾年前就已經被預訂一空，僅有的幾間空房房價如今高達5000挪威克朗一晚(約為600美元)。而在法羅群島，當地人口不過5萬，已經迎來8000多名日全食遊客。

貝利珠及日珥

拍攝好貝利珠及日珥現象的關鍵是掌握好時機，因為它一閃即逝，頂多能延續幾秒鐘，因此人們必須在食既前和生光前一兩分鐘開始密切監視取景器上的毛玻璃，一看到貝利珠及日珥就果斷曝光，決不能有片刻猶豫，注意別忘了去掉濾光片。

下面簡要介紹日全食時的可觀測的天體情況。

1．土星在太陽的正東面，非常接近地面，在城市不是那麼容易觀測到

2． 大部分人從未見過的水星就在太陽的東面旁邊，非常明顯

3．金星和火星在太陽的西邊，在地面看來，已經在西邊天空

4． 全天最亮的恆星天狼星，在南方天空

5． 非常著名的亮星雲集的冬季星座獵戶座，在正南方天空高高懸掛，用望遠鏡觀測，獵戶座大星雲（獵戶大星系）就在其中

6． 在本次日全食的天空中，除太陽外，天空中最明亮的天體由亮到暗排序：金星、水星、土星、天狼星、土星、火星

7． 比較明亮的容易觀測的恆星還有：獵戶座的參宿四和參宿七、大犬座的天狼星、雙子座的北河二和北河三、小犬座的南河三、御夫座的五車二、獅子座的軒轅十四。

視頻

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