日月食观测指南：从安全观测到特殊现象解析

日月食观测指南：从安全观测到特殊现象解析

日月食是自然界中令人惊叹的天文现象，观测这些现象不仅能增加我们对天文学的兴趣，还能让我们更好地理解宇宙的奥秘。本文将为大家详细介绍日食和月食的观测方法、注意事项以及一些特殊的天文现象，帮助大家安全、有效地观测这些壮观的天象。

日食观测

日全食是所有日月食类型中最值得观测的。因为有些现象是只有日全食的时候才能看到。因此，我们先从日全食开始说，最后再简单提一下日偏食和日环食的观测。

安全的观测方法

首先要告诉大家的是，太阳光不是一般得强！要达到让眼睛舒适的水平，我们必须过滤掉99.999%的阳光！这里给大家一个参照：要想把太阳光过滤到和满月一样，需要过滤掉99.99975%。换句话说，99.999%的过滤标准，依然能留下4倍满月亮度。

因此，千万不要用眼睛直接看太阳或者拿着相机/手机直接对着太阳拍照。人眼或者照相设备会毁掉的。普通的墨镜也不行，根本不可能达到99.999%这样的量级。

因此，日食的观测，除了全食阶段月球彻底遮住太阳的那几分钟之外，其他时间均不可直视太阳。

日全食最专业的设备当然是专门观测日食的眼镜。透过这种眼镜看日常物体都是看不见的，只有看太阳可以。如果没有这样的眼镜，还可以利用小孔成像原理观测。甚至于在树底下，都可以通过树叶缝在地上成的太阳像来看。像这样：

而利用小孔成像的原理，我们还可以拿个纸盒子做个针孔相机，如下图所示：

将打孔的一面正对太阳，然后这一面上再挖个小的观察窗，透过观察窗观察里面的像就可以了。

影子变得清晰

通常情况下，白天时段物体被太阳照射形成的影子都不是很尖锐，因为太阳毕竟有延展，它不是点光源。但日食发生的时候，太阳光照过来的部分减少了，这就可以使得影子变得不那么模糊，边界会变得比平时清晰。大家或许可以注意一下。

贝利珠

月球没有大气，因此长期以来遭受小行星和陨石的撞击，表面形成了很多很多的环形山。因而，在日全食的食既和生光时刻，这些环形山造成的月面的凹凸不平，会使得太阳光从某些缝隙中通过，看上去就像一串珠子一样。这个现象叫做贝利珠。如下图：

天黑（但不全黑）

在之前的文章中提过，天亮天黑除了靠太阳，还要靠地球大气中的分子对阳光进行散射。这正是天空蓝色的来源。日全食发生时，在全食阶段由于月球从很高的高度挡住了太阳的光，使得观察点周围很大范围内的大气只能接受到部分太阳光甚至照不到太阳光。这就导致天色会变得很暗，甚至可以看到星星，以及感受到气温下降。大家一定要观察一下！

当然，这个暗还是比不上真正的天黑。月影的范围毕竟没太大，所以说距离太阳方位比较远的大气还是能被照到的。最终的效果基本就是环绕着观察点一圈的地平线上都呈现类似于日出日落时的天色。以下是著名YouTube博主Veritasium观测2017年8月21日美国日全食时拍摄的画面：

图片上方就是太阳在全食阶段的样子，中间被月球挡住了，外面白色的是日冕。

对普罗大众来说，这么看看可就足够了。然而日全食时可以看到太阳周围的星星这件事情，在科学史上可是有过重要贡献：广义相对论对光线在引力场中偏移的预报，就是通过日全食时观测太阳周围的恒星检验的！

日冕与色球层

太阳的大气分为三层：最里面的是光球层（平时太阳发光的层），中间一层很薄的色球层，以及外面延展的日冕层（地球严格来说位于太阳的日冕层内）。平时光球发出的光很亮，外层大气根本看不到。但日全食的时候，光球层完全被挡住，色球层发出的红紫色光（主要由H谱线，波长656.3nm贡献）以及外面日冕层发出的光（主要由被电离的电子和正离子重新结合发出）就可以被观察到。这些光不强，可肉眼直接观察。如下图所示：

日环食日偏食观测

和全食类似，只是少了贝利珠，天黑，以及日冕与色球层的观测。当然，这也就意味着全程不得裸眼或用手机/相机直视太阳，必须使用小孔成像或专业眼镜观测。

月食观测

月球亮度远没有太阳高，直接用肉眼看毫无问题。只要发生的时候是夜间，就可以看。实话说，月偏食的观测并没太多特殊之处，就是眼睛直接看月亮被吞食和复圆的过程。

而月全食的观测有一点有意思的地方：在月亮完全进入地球本影之后，月面并非是黑色，而是古铜色。这是因为，地球大气毕竟是空气，阳光经过真空传播再进入大气，再射出大气，会出现折射，而这样的折射就让阳光经过大气之后可以往中间汇聚一些。短波长的光很大程度被大气散射掉了，因此经过折射而传播到月球表面的光都是长波光，也就是红光。这就是月亮呈现古铜色的原因。如下图所示：

而至于半影月食，实话说多数情况我们是注意不到的，因为半影月食只是满月稍微偏暗一点。除非是半影月食的程度比较深，月球几乎就要进入地球的本影了，这样我们或许还能注意到月球某一块稍微暗一点。因此，就笔者个人来说，半影月食笔者基本都直接忽略。