日環(huán)食的形成(日環(huán)食的形成原理)

當(dāng)日環(huán)食發(fā)生時，月亮覆蓋太陽的中心，只留下太陽可見的外緣，在月亮周圍形成一個“火環(huán)”或環(huán)形的形狀。

圖解 :一個典型的“火環(huán)”

日食發(fā)生時，新月會在在地球上投射一個陰影。

由于月亮的影子不足以包裹整個地球，所以月影總是局限于一塊明確的區(qū)域。因為地球和月球都分別在持續(xù)運(yùn)動，所以日食期間這塊區(qū)域會發(fā)生改變:地球在繞太陽公轉(zhuǎn)的同時也在繞地軸自轉(zhuǎn)，而月球繞地球公轉(zhuǎn)。

日食只有在陰影覆蓋的區(qū)域內(nèi)可見，你離影子經(jīng)軌的中心越近，你看到的日環(huán)食越大。

“annular（環(huán)食）”來源于拉丁文中的環(huán)“ANNULUS”，這時，日食以它們最黑，最大程度的時間點命名，盡管它只持續(xù)不到一秒。即使只能在一個地點看到這種典型的火環(huán)，這整個日食也被稱為一個日環(huán)食。

圖解：日食發(fā)生時太陽、月球和地球的位置（不依照實際比例）

然而，在大部分地區(qū)和持續(xù)的大部分時間里，一個日環(huán)食看起來像一個不完整的日食。日全食和罕見的混合型日食（在日食地區(qū)可以同時看到從日偏食到日全食的進(jìn)程）也是如此——在一些地方能看見日環(huán)食的最大時刻，在另外一些地方能看到日全食 。

日環(huán)食什么時候發(fā)生？

日環(huán)食只發(fā)生在以下的條件:

1.在新月期（初一）

2.同時，月球處于（或臨近）黃道白道交點，這時地球、月球、太陽整齊的位于（或接近于）一條直線上。

3.月球處于遠(yuǎn)地點——月球離地球最遠(yuǎn)的地方，因此太陽的外邊緣也就是陽光組成的環(huán)仍然可見。

1.為什么日食不在每個新月都發(fā)生？

相對來說日食很罕見。對任何出現(xiàn)的日食來說，它必須發(fā)生在新月期附近， 太陽和地球整齊的在月球的兩側(cè)。通常，從地球觀測新月是不可見的。我們唯一能看到它的時間是日食期間，由太陽使它顯現(xiàn)。

圖解：接近地球公轉(zhuǎn)軌道（黃道）月球公轉(zhuǎn)軌道（白道）交點，黃白道交點是月球軌道與地球運(yùn)行的黃道的交點。

2.靠近月球軌道交點

所以，為什么不是在每一次新月期的夜晚都會出現(xiàn)月食呢？這是因為產(chǎn)生月食的另一個條件是要靠近黃白道交點。

相對于地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道平面（黃道面），月球繞地球旋轉(zhuǎn)的軌道平面（白道面）傾斜了5°，而兩個軌道平面的交點就是黃白道（面）交點。當(dāng)太陽和月亮都與月球交點很接近、可以和地球形成一條完美或近乎完美的直線的時候，我們就會經(jīng)歷一個持續(xù)約34.5天的食季。每次食季會出現(xiàn)兩到三次日食月食現(xiàn)象——其中至少一次、最多兩次是日食（并不是在同一地區(qū)）。

3.月球距離地球較遠(yuǎn)

由于月球繞地球公轉(zhuǎn)的軌道是橢圓形而非圓形，每一個陰歷月份，我們的地球和月球之間的距離都會發(fā)生變化。

我們可以在日環(huán)食的最外圈看到太陽熾熱的邊緣是因為日環(huán)食發(fā)生時，月球在距離地球最遠(yuǎn)的點（即遠(yuǎn)地點）附近，此時，從地球上看去，月球比太陽小。

圖解:月球的偽本影

月球的影子

日食是由月球在地球上的投影引起的。目前知道的新月可以在地球上形成的投影有三種：本影、半影和偽本影。

如果想要看到日環(huán)食，你必須要處于月球投射偽本影的位置。盡管環(huán)形路徑的寬度在很大程度上是可變的，一般這個值最大也可以達(dá)到約150千米。如果你正好在這個區(qū)域的中心，你可以看到這個環(huán)的最大點就像一個完美的火圈一樣。在環(huán)形區(qū)域的其他部位，月球不是正好位于太陽的中心——這個時候環(huán)就會有不均勻的寬度。

圖解：A 本影區(qū)出現(xiàn)日全食。 B 偽本影區(qū)出現(xiàn)日環(huán)食。 C 半影區(qū)出現(xiàn)日偏食

如果你在環(huán)形路徑的邊緣上，你會看到一個不完整的火圈。另外，會有那樣一段時間，你會發(fā)覺到一種名為“貝利珠”的現(xiàn)象：好像小燈珠發(fā)出的光從月亮的一側(cè)照了過來。貝利珠的原理是太陽光可以從部分月面邊緣的山脈縫隙中透射出來。

日環(huán)食的始末

日環(huán)食有5個不同階段：

初虧-偏食開始：在太陽圓面的前方，月球的輪廓開始變得可見。太陽看起來好像被咬了一口。

食既-全食或環(huán)食開始：“火環(huán)”出現(xiàn)了。環(huán)食開始的幾秒鐘內(nèi)，有時可以在月球輪廓的邊緣看到貝利珠，它們看起來像光珠。

食甚：月球遮擋太陽圓面中心（部分偏食不能遮擋中心）。

生光-環(huán)食開始消失：月球開始離開太陽圓面。在月球的前緣上可再次看到貝利珠。

復(fù)圓-偏食結(jié)束：月球不再與太陽的圓面重疊。日食結(jié)束。

持續(xù)時間

在日環(huán)食可見的地區(qū)，日環(huán)食可持續(xù)超過3小時。從開始到結(jié)束，整個日環(huán)食過程可以持續(xù)超過6小時，但不是在同一個地區(qū)。環(huán)，空中“火環(huán)”的可視時間在低于一秒到超過12分鐘之間變動。

保護(hù)好你的眼睛！

不要在沒有正確的護(hù)眼措施（比如日食眼鏡）的情況下直視太陽，不管是被遮住的還是其他狀態(tài)的太陽。太陽光會灼傷眼內(nèi)的視網(wǎng)膜，造成永久性損傷甚至失明。

觀看日食的正確姿勢是穿戴保護(hù)性日食眼鏡或者用針孔投影儀對日食進(jìn)行圖像投影。

日地距離

地球繞太陽運(yùn)行的軌道也是橢圓形的，意味著這里會有一個點地球距離太陽最近（近日點），有一個點距離太陽最遠(yuǎn)（遠(yuǎn)日點）。日地距離有時也影響橢圓軌道的類型、確切的日食太陽面積和地球上可以看見日食的區(qū)域大小。

相關(guān)知識閱讀

2019年12月26日日食是一次日環(huán)食，將發(fā)生于2019年12月26日。新月當(dāng)天（即朔日），地球上觀測到月球和太陽的角距離極小，此時月球如果恰好在月球交點附近，穿過太陽和地球之間，與地球、太陽接近一直線，則會出現(xiàn)日食。月球穿過太陽和地球之間，但距地球較遠(yuǎn)，本影未能接觸地表，而使偽本影覆蓋的區(qū)域內(nèi)看到月球的角直徑小于太陽，就形成日環(huán)食，同時在偽本影兩側(cè)數(shù)千公里的半影范圍內(nèi)形成日偏食。此次日環(huán)食將經(jīng)過沙特阿拉伯、卡塔爾、阿聯(lián)酋、阿曼、印度、斯里蘭卡、印尼、馬來西亞、新加坡、菲律賓、關(guān)島、北馬里亞納群島，日偏食則將覆蓋非洲東部、亞洲大部分、大洋洲西部。

圖解：2019年12月26日日環(huán)食路徑圖

日環(huán)食：當(dāng)月球處于遠(yuǎn)地點時，月球的本影錐不能到達(dá)地球；到達(dá)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于太陽。因此，這時太陽邊緣的光球仍可見，形成一環(huán)繞在月球陰影周圍的亮環(huán)。（在環(huán)食區(qū)之外，所見的食相是偏食）。最近一次日環(huán)食發(fā)生于2019年12月26日。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學(xué)名詞

3.timeanddate-曜 柿原春茶 柒月未央、