童年时代，常听到老人们讲“天狗吃日”的故事：“在阳光灿烂的白天，光耀夺目的太阳突然被蒙上一块黑影”。老人说：“这是被天狗咬了一口，以后越咬越多，黑影逐渐扩大，甚至有的整个日轮完全被天狗吃尽，这时黑夜突然降临大地，天空呈现一片夜色，在太阳周围明亮的星星显露出来，气温急剧下降，牛羊惊慌回圈，飞鸟失去自控而从高空跌落下来，人们也惊慌失措，高喊：天塌下来了……”。当然“天狗吃日”这是古代人们不懂科学的迷信想法。

现在我们知道日食是日、月、地三者运动的必然天象。其实，早在公元前四、五千年以前，我国和古巴比伦等文化发达的国家就有人开始研究日食了，后来逐渐掌握了根据日、月在星空中的移动规律来预报日食和月食的方法。关于日食的记载，到 1911年，我国就有1126次，比世界上任何国家都多。

日食有三种类型：“日全食”、“日偏食”和“日环食”。日全食时整个太阳圆面被月球遮住。日偏食只是太阳圆面的一部分被月球遮住。而日环食时月球则只能遮住日面的中心部分。图 6.11给出日食的示意图，图中实线表示太阳光球边缘发出的光照射到月亮与地球上的情况。由图6.11(a)中表示光路的实线可以知道，地面上 A区域里的观测者会完全看不到太阳光球射来的光，他们看到的现象称为日全食，拖在月亮后面使他们看到日全食现象的月影的暗黑部分称为本影。位于地球表面上 B区域里b1和b2的观测者分别能受到太阳光球靠上部分和靠下部分的照射，他们看到的将是日偏食，使他们看到日偏食的月影中的部分称为半影。本影的外边界面与半影的外边界面是两个同轴的但方向相反的锥面或锥面的一部分。

图6.11(b)中我们画出了另一种日食情况。因为地球绕太阳和月亮绕地球都是沿各自的椭圆轨道运行，它们之间的距离有时远些，有时近些，当日食发生于地球与月亮的距离大于月亮到本影锥顶的距离时，就出现了图 6.11(b)的情形。这时在地面上C区域里的观测者看不到太阳表面的中间部分，而能被光球四周边缘部分的光照射到，他们看到的是一个光球环，

图6.11 a：日全食和日偏食的形成示意图 b：日环食与偏食的形成示意图

称为日环食。图6.11(b)中，以本影锥顶点 K分界，靠近月亮的称本影，位于本影锥顶点另一侧的由本影延伸线包围的部分称为伪本影。伪本影区即是发生环食的区域。如果日食发生时，“凑巧”地球表面正在 K点附近，那么在日食过程中可以看到日环食和全食，称之为全环食。

我们肯定能想到，在日食期间月亮和地球都在运动，同时地球还不停地转动，使得地球表面上能观测到日食的区域变成了一个条带区，我们称它为日食带。本影扫过的区域里能观察到日全食，称为全食带，半影扫过的区域里能观察到日偏食，称为偏食带。伪本影扫过的区域里能观察到日环食，称为环食带。

由于月球自西向东绕地球转动，所以日食总是从日轮的西边缘开始向东边缘发展。日全食可分为五个阶段：即“初亏”、“食既”、“食甚”、“生光”和“复圆”。图 6.12为日全食过程示意图，月轮的东边缘和月轮的西边缘对外切时称为初亏，这是日食的开始，当日轮的东边缘和日轮的东边缘内切时称为食既，这时全食开始；当月轮的中心和日轮的中心相距最近时称食甚；当月轮的西边缘和日轮的西边缘内切时称为生光，这时全食告终，被遮的日轮开始露面；当月轮的西边缘和日轮的东边缘外切时称为“复圆”。日食全过程到此结束。日偏食只有初亏、食甚和复圆三个阶段。

图6.12 日全食过程

日全食是令太阳工作者和一般人都十分着迷的一幅天造奇观。对日全食进行科学考察，能使我们认识色球和日冕。以研究太阳本身为目的的项目，一般集中在光学与无线电两个领域。光学方面主要包括太阳色球闪光光谱、日冕光谱观测和日冕的白光与各种单色光的观测，在无线电方面主要是在多个波段观测太阳的无线电辐射及其变化。在日全食食既之后和生光之前的几秒钟里，用光谱仪可以拍到狭窄新月状的光谱，表现为许多孤立的发亮的谱线和很弱的称为连续谱的弥漫的亮区。从月亮掩食日面的速度算出，这些发射是来自光球层之上厚度约 2500千米的一个薄的气体层。它比下面的光球层厚很多，但相对太阳半径(约 696000千米)而言依然是个薄层。因其气体稀薄，在非日食期间光球强大的辐射完全掩盖了它的发光，而看不到它的辐射 (除非用特制的设备除掉光球的光)。这就是我们已经提到的色球层，虽然在光球之外，一般称它为太阳大气的中层，其外还有更厚的外层大气——日冕。

在色球闪光光谱中发现有氢原子在很多波长处发的光，氦原子的发射以及氦和很多种金属原子被轻度电离 (金属原子失去一个电子)后发射的光线等。太阳物理学家分析这些发射谱和连续谱，得知了太阳色球层的状态。色球层由内向外 2500千米，其气体密度从光球层顶处的(克 /立方厘米)竟然降低到了 (克/立方厘米)。更令人不解的是，色球层的温度不从里向外降低，而是很快地升高，从底部的 4300开，向外2500千米高度处升到几万开。这怎么解释呢 ?热量是从那里来的呢?有人认为能量来自色球下面的波动，也有人提出来自磁场，这个尚未解决的问题可由共旋理论在下章第四节来解释。

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