日全食中的物理知識

戴建新

日食雖然每年都有發生，但是日全食并不多見，平均每三年見到兩次，又由于只有在兩三百千米寬、幾千千米長的全食帶里才能看到，因此，就某個地方而言，平均大約300年才能看到一次。

1日全食的原理

光源發出的光，照到不透明的物體上，在物體后面形成一個光線照不到的黑暗區域，這就是物體的影。

從點光源在物體后方產生的影可以看出，影的范圍是由光的直線傳播確定的，即由光源發出的并與物體表面相切的光線圍成的范圍(見圖1)。因此，影的形狀與物體的輪廓的形狀相似。觀察者如果位于陰影區，就完全看不到光源。

日全食的發生和月亮息息相關，因此要研究日全食，首先必須從月亮著手，我們知道月球背著太陽的一面拖著一條長長的影子，稱為月影。太陽光源的發光面比較大，它的每個發光點都在月亮后方形成影區。月影有本影、偽本影(本影的延長部分)和半影三種。本影和偽本影都呈錐狀。不同種類的月影掃過地球的表面，便產生不同種類的日食(見圖2)。地球上處于月球本影區的觀察者，由于月球的遮擋，完全看不到太陽光線，即看到日全食。處于月球半影區的觀察者，由于月球的遮擋，只能看到太陽的一部分發出的光線，即看到日偏食。處于月球偽本影區的觀察者，由于月球的遮擋，只能看到太陽邊緣發出的環型光線，即看到日環食。

我們知道，月球不斷地繞地球運動，周期為一恒星月，其軌道無限擴大到天球上，就是月球周天運行的軌跡，稱為白道。……