“金环日食”奇观上演来看看日食背后那些秘密②
上一篇我们带大家了解了日食的成因，以及我国对于日食的早期记载，神奇的日食，是大自然赠予我们的礼物，今天我们继续开启日食知识之旅～
日食名词
根据月面遮盖日面程度的不同，日食有不同的分类。整个过程中，月面中心与日面中心最为靠近的时候：
月面能够完整地把整个日面遮住，就叫做日全食。
月面边缘全部进入日面轮廓内，但还留有一圈日面的圆环，就叫做日环食。
日全食与日环食统称为“中心食”。
月面边缘没有全部进入到日面轮廓里，就叫做日偏食。日全食与日环食的过程中，一定会发生日偏食。但日偏食发生时未必会出现日环食、日全食。
除此之外，还有一种极为罕见的日食，在其核心食带的两端，看到的是日环食。在核心食带的中间部分，看到的则是日全食。这种日食一般被称为“全环食”或“混合食”。
图1 日食的种类（距离与大小不依实际比例）
A 本影区出现日全食。日全食发生时，太阳视直径略小于月球视直径。
B 伪本影区出现日环食。日环食发生时，太阳视直径略大于月球视直径。
C 半影区出现日偏食
图片来源：
类似的情况，当地球运行到月亮和太阳连线上时，地球的影子投到月亮上，就会发生月食。由于篇幅有限，本文就不再对月食做太多分析了。
日食食分
用什么看日食以日食为例，日偏食或中心食偏食阶段的食分，是指太阳被月球遮蔽的角直径与太阳的角直径与之比。中心食食甚阶段的食分，是指月球角直径与太阳角直径之比。
日偏食或中心食的偏食阶段，食分大于0小于1。
日环食食甚时的食分，接近1但小于1。
日全食食甚时，食分大于等于1。
图2 日食的食分示意图
图片来源：www.timeanddate
很多公众媒体在进行日食的报道时，会提及食分的数值，但不会提及定义。因此很多人会把日食食分当做日面被月球遮盖的面积率。实际上这是错误的。以刚刚过去的这次（2019年12月26日）的日环食为例，北京仅能看到日偏食，食分约为0.15，实际上食甚时的遮盖面积仅为大约6.8%。
日环食与日全食
在我们的日常语汇当中，日全食被提及的频率往往会比日环食要高。因此很多人会以为日环食是日全食的一种特殊情况，且日环食会比日全食更为罕见。实际上，这也是完全错误的观念。
首先，从日食分类来说，日环食与日全食统称为“中心食”，但两者被认为是不同类型的日食。
其次，根据对公元前1999年至公元3000年这五千年当中的日食发生次数的统计（见表1），日环食发生的几率，比日全食还要高一些！
表1 公元前1999年至公元3000年日食统计表
数据来源：NASA’s Goddard Space Flight Center Eclipse Web Site, Fred Espenak
日食与月相
在笔者的科普工作经历当中，有太多的公众将日月食的成因与月相变化的原因混为一谈，认
为月亮的阴晴圆缺是由于地球的遮挡所造成的。诚然，这两者都是在一个圆面上产生的形状变化，但只要将两者进行简单的对比，就可以发现很明显的不同之处。月相变化显然不是由于某个球形实体遮挡而形成的。
图3 日环食期间的日面变化过程
拍摄&制图：孙思
图4 月相变化过程图
素材来源：Ernie Wright,Scientific Visualization Studio
制图：克留
我们知道，平面上两个圆形的位置关系有相离、外切、相交、内切、内含五种情况。我们如果将太阳与月球这两个球体投影为圆形，就可以用圆与圆的位置关系来帮助理解日食过程中的重要时间节点。
图5 平面上的圆与圆的位置关系示意图
图片来源：《义务教育教科书：数学（九年级上册）》人民教育出版社2013年版，第103页
以中心食的核心食带为例，当日面与月面两个圆形：
1、第一次外切时，这个时刻叫做“初亏”。日面有一个边缘即将开始被遮挡。这是日食的开始。
2、第一次相交的时间过程，叫做“日偏食”或“偏食阶段”
3、第一次内切时，如果是日全食，这个时刻叫做“食既”。这时日面完全被月面遮挡住，天空仿佛突然黑了下来。如果是日环食，这个时刻叫做“环食始”。这时月面完全进入到日面范围内，太阳即将会变成出一轮明亮的光环。
版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。
发表评论