日食观测的科学意义

日食观测的科学意义

日食是一种罕见的天象，特别是日全食，对某一个地区而言，要看到一次日全食的奇异壮观景象很不容易，平均要二三百年才有一次这样的机会。自古以来，日食就吸引着人们的注意，许多国家早就对日食进行长期的观测，我国还保存有世界上最古老、最系统的日食记录。但是由于科学水平的限制，在中世纪以前还谈不上对日食进行科学的研究。直到16世纪中叶，由于天文学和其他学科的发展，人们对日食的观测研究才得到不断的发展和提高。

日食，特别是日全食：是人们认识太阳的极好机会。我们平时所见到的太阳，只是它的光球部分，光球外面的太阳大气的两个重要的层次—色球层和日冕，都淹没在光球的明亮光辉之中。色球层是太阳大气中的中层，它是在光球之上厚约2000千米的一层；在太阳外面，还包围着温度极高（百万摄氏度）但却十分稀薄的等离子体，延伸的范围比太阳本身还大好几倍，这叫做日冕。日冕的光度只有太阳本身的百万分之一，平常它完全隐藏在地球大气散射光造成的蓝色天幕里。日全食时，月亮挡住了太阳的光球圆面，在漆黑的天空背景上，相继显现出红色的色球和银白色的日冕，科学工作者可以在这一特定的时机、特定的条件下，观测色球和日冕，并拍摄色球、日冕的照片和光谱图，从而研究有关太阳的物理状态和化学组成。例如在1868年8月18日的日全食观测中，法国的天文学家让桑拍摄了日饵的光谱，发现了一种新的元素“氦”，这个元素一直在过了二十多年之后，才由英国的化学家雷姆素在地球上找到。

日食可以为研究太阳和地球的关系提供良好的机会。太阳和地球有着极为密切的关系。当太阳上产生强烈的活动时，它所发出的远紫外线、X 射线、微粒辐射等都会增强，能使地球的磁场、电离层发生扰动，并产生一系列的地球物理效应，如磁暴、极光扰动、短波通讯中断等。在日全食时，由于月亮逐渐遮掩日面上的各种辐射源，从而引起各种地球物理现象发生变化，因此日全食时进行各种有关的地球物理效应的观测和研究具有一定的实际意义，并且已成为日全食观察研究中的重要内容之一。

观测和研究日全食，还有助于研究有关天文、物理方面的许多课题，利用日全食的机会，可以寻找近日星和水星轨道以内的行星；可以测定星光从太阳附近通过时的弯曲，从而检验广义相对论，可以研究引力的性质等等。

此外，日食对研究日食发生时的气象变化、生物反应等都有一定的意义。

正是由于日食时可以取得平时无法得到的观测资料，对日食的观测研究不仅有助于进行太阳物理本身的研究，还有利于进行日地空间和地球物理学等学科的研究。因此，日全食观测已越来越引起许多科学部门的兴趣和重视。每次日全食发生时，都有一些国家组织专门的观测队伍，不辞辛劳，长途跋涉，奔赴日全食带现场进行各个学科的观测研究，以期得到宝贵的资料。

我国的大文工作者为了在日全食时进行科学研究，曾多次组织观测队伍长途跋涉到日全食发生地带进行观测。1936年6月19日，日全食带经过苏联伯力和日本北海道，我国天文工作者联合组织了两个日食观测队，分别前往伯力和北海道。1941年9且21日，日全食带从我国新疆入境，经过甘肃、陕西、江西、福建等省，我国组织了西北和东南两个观测队前往观测。这在当时技术、设备都相当落后的情况下，已是很不容易的了。

新中国成立后，党和国家对天文科学研究和普及都给予了很大的关怀和重视，因此我国天文工作者在日全食观测工作方面有了很大的进展。如1958年4月19日在海南岛进行了中苏联合日环食观测。1968年9月22日我国新疆西部发生日全食，我国科学工作者进行了首次大规模的日全食综合观测，取得了一定的成果。1980年2月16日（春节）在我国云贵地区发生日全食时，除了专业观测队伍前去观测外，还有一支近300人组成的业余观测队伍，规模实属不小。同时，政府还组织了宣传队，队员们长途跋涉，行程数千千米，在不到1个月的时间里，在29个地、县对群众进行普及日食知识的宣传工作，获得好评，并取得了成效。

1997年3月9日上午发生了一次日全食，地处我国北部边陲的漠河县正好位于日食中心带内。这是本世纪在我国大地上所能观测到的最后一次日全食（下一次将于2008年8月1日出现在我国西北地区上空），而且这次日全食时可以看到海尔--波普彗星同时展现在空中。海尔--波普彗星是一颗著名的周期彗星，它的周期为3000年左右。这次日全食时可以同时看到它，自然成为近年来最引人注目的天象了。中国科学院，国家基金委员会，中国科协，黑龙江省委、省政府联合成立了“1997中国黑龙江漠河日全食和彗星观测活动组委会” 组成了专业的观测研究队伍，还有18个省市的近300名天文爱好者前往观测。此外，台湾、香港亦来了为数可观的天文界人士；另外还有来自德国，意大利、美国、日本、韩国等国的人士。据统计，前往漠河观测、观看这次日全食的人数多达两万余人，真是盛况空前…

随着科学技术的不断发展，世界各国对日食的观测项目也不断增多，而且观测的手段也从地面观测发展到高空甚至地球大气外观测，并使用飞机、气球、火箭、人造卫星等手段。有的国家甚至利用最新科学成就模拟日全食进行观测，例如1975年7月15日美国“阿波罗号”和苏联“联盟号”宇宙飞船对接，其后“阿波罗号”飞船模拟月球，挡住太阳的光芒，由“联盟号”上的宇航员进行“日全食”的观测。

(文章来源:北京天文馆)