日食是什么？
相信很多人对即将到来的日食兴奋不已，从俄勒冈州波特兰到南卡罗来纳州查尔斯顿，这次日食将覆盖美国全境。日食是什么？如何才能安全地观赏日食？正确观赏日食需要做些什么规划呢？拿好你的日食眼镜，一起来看看天文学家给出的答案。
日（月）食就是朔望的一种形式。当三个互有引力的天体处在一条直线上时，就会形成朔望。对于我们地球人来说，最常见的朔望现象由太阳、地球和月球这三个对我们生活影响最大的天体共同构成。当地球处于太阳和月球之间时，地球自身阻挡了照向月球的太阳光，就形成了月食。而当月球运行至太阳和地球之间时，月球阻挡了照向地球的太阳光，从而形成日食。
图解：日食和月食形成原因
为何不是每次新月时都会发生日食，而每次满月时都会发生月食？
由于地球绕太阳运转轨道与月球绕地球运转轨道并不完全处于同一平面之上（不在一条直线上）。与地球公转轨道相比，月球公转轨道略微倾斜了几度。因此，每个月中有半个月（也就是月球绕轨道运行一周），月球处于地球公转轨道平面之上；而另外半个月，月球处于地球公转轨道平面之下。月球在经过地球轨道时恰好为新月或满月，只有满足这个条件，才会发生日食。
图解：倾斜的月球运行轨道
月球为何没有阻挡所有射向地球的太阳光？
地球的面积实际上非常大，而每次日食发生，仅有一小部分地区与月球恰好完全处于一条直线上。这意味着日食实际上有三种类型：日全食、日偏食以及日环食。要想弄明白这三者之间的区别，我们首先要搞清楚阴影如何产生。
本影与半影：
地球、太阳以及月球都是三维球体。因此，发光与成影都是三维立体的。在物理学中，阴影分为两类：本影与半影。本影是指某个物体阻挡了来自某一特定发光源的所有光线所形成的阴影。而半影指的是，某个物体阻挡了来自某一特定发光源的部分光线所形成的阴影。下面的图片展示了更多的细节。
图解：日食类型与阴影类别
由于月球绕地球旋转轨道是一个椭圆形，在其运行过程中，月球有时离地球距离很近，地球部分表面处于月球本影之中。这些处于月球本影之中的地区就会经历日全食。而当月球离地球较远，其本影无法到达地球表面。从月球本影后方直接经过的地球表面地区会发生日环食，而从月球本影之外的半影经过的地区会发生日偏食。
图解：本影与半影的区别
无论你所处何地，我们将该地区第一次进入月球半影的时间称为“接触1”，简称C1，将首次进入月球本影的时间称为C2，将离开月球本影的时间称为C3，而离开月球本影的时间称为C4。这一命名方式受到诸多日食计时应用和工具的广泛使用。一旦你理解了这种命名方式，观测日食会变得一目了然；反之，你会觉得日食过程十分复杂。
当你所在地区在离开C3，进入C2之前，此时仅有一小缕太阳光从月球四周照射出来，这回形成一些有趣的衍射效应，所以注意观察你周围的环境，你会有意想不到的发现。在C2与C3之间的这段时间就是我们所说的“日全食”时间段，此时你可以观赏到日冕，甚至看到部分星星。气温会下降几度，感觉就像是夜幕降临。这是整个日食过程中最为壮观的景象，只有在俄勒冈州波特兰到南卡罗来纳州查尔斯顿这一段狭长地带才能观赏到这一奇观。
图解：日食的整个过程
如何观赏日食？
太阳十分明亮，并且发射出大量强光。这些光线中含有高能紫外光，可能会对人眼造成伤害。就算是戴上最高级的墨镜，也无法完全阻隔紫外光，因而戴墨镜直视太阳也是存在危险的。要正确地观赏日食，必须要戴上特制滤镜。带有#14（或更暗的）滤光片的电焊护目镜即可，因为天文望远镜用的也是这种滤光片。很多地区也会出售“日食眼镜”，这种眼镜大多由硬纸板加上太阳滤光片制成的镜片组成。一定要做好眼部保护措施，戴上正确的眼镜，再观赏日食。
图解：日食眼镜
如果找不到合适的滤光片来直接观赏日食，也可使用针孔相机间接进行观测。针孔相机制作十分简单：在一个纸盘或硬纸板上扎一个小孔，让阳光从中穿过，在纸板后形成投影。
不要直接用眼睛从纸板小孔中直视太阳。
在纸板后放上一块白色床单，一张纸或是地面，让太阳投射到这些物体上观看。想要制作更高级一点的小孔相机（也就是针孔投影仪），可以上网寻找更详细的说明。
我还需要注意哪些事情？
如果你想找到观赏日食的最佳地点，可以尽量选择日食轨迹的中心地带（即“日全食区”）。离日食轨迹中心越近，观赏到的日食时间就越长，你所处周围环境也会越暗。
如果你恰好位于日全食区，那么很可能到处都是人，本地商业也可能会因为游客过多而陷入瘫痪。而如果你恰好正在旅行，我们建议每个人自备食物饮料，或者多带一些，分享给那些空手而来的旅客。
无论所在何地，一定要记得查看当地天气预报，确保日食观赏不会因云层而受到影响。如果你在远离城镇的乡村地区，记得一定要远离野生动物。动物往往不明白到底发生了什么，看到周围一切变得黑暗，它们有时会受到惊吓。所以要小心野生动物，尽量待在安全的地方。
记住以上这些，尽情欣赏日食吧！
作者：
Andrew SD Foster
FY：林陌祺
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