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本周三(7月22日),在杭州将可以观赏到一场持续时间最长的日全食活动,此次从日食初亏到复圆将长达2个多小时,而由于杭州处于最佳观测带上,最精彩的全食阶段,我们所能看到的时间将可能持续6分钟左右。这不但是天文爱好者的饕餮大餐,更是一次最生动的天文科普教育。
尤其对广大中小学生而言,从书本上的知识变为亲身的体验,兴奋自不待言,但如何观测才能达到最好效果?怎样才能进行拍摄?如何避免灼伤眼睛?怎样在观察日全食中培养天文素养?面对陌生的日全食,每个人都变成了小学生。昨天,中国科学院上海天文台首席研究员、博士生导师唐正宏教授作为“成长大讲堂”第三期主讲人,从天文讲到人文,对于天文学,唐教授特别强调一点:“机会只垂青于有准备的人”,并且借天文引申到家庭教育,令在座家长受益匪浅。
日全食是怎么回事?
这次最精彩的日全食从上午9时~9时38分开始,其中西藏最早,舟山最晚。全食带从印度西部至太平洋中部,覆盖中国长江流域,东西长3000公里,南北宽250公里,在我国有40多个城市可观赏到。
那么日全食是怎么形成的呢?都说日食是由于月球遮挡太阳而形成的,月球这么小,又怎么会遮得住太阳呢?全食带又是怎么一回事呢?
太阳是一颗熊熊燃烧着的巨大火球,它的直径有140万公里,它离地球的平均距离是1亿5千万公里。月亮是离地球最近的天体,它的直径只有3400多公里,它离地球的距离平均为38万公里,月亮的直径是地球的四分之一,而太阳的直径是地球的108倍,也就是说,太阳直径是月亮的近400倍,然而从地球上看过去,月亮和太阳却是差不多大小,这是为什么呢?
原来,太阳到地球的距离也是地球到月亮距离的400倍左右,正是缘于这个巧合,在地球上的人们才能有幸看到日全食这样一个天象奇观。
月亮沿椭圆形轨道绕地球不停运动,绕地球一周时间是一个月,地球带着运动的月亮一起,也沿着一个更大的椭圆轨道绕太阳运转,她们绕太阳一周的时间是一年。月亮的轨道与地球的轨道并不在一个平面上,两者有一个5度09分的交角,两个轨道相交的地方我们叫它“交点”。
当地球和月亮在宇宙中运行时,由于太阳的缘故,它们向着太阳光的半球是明亮的,而背着太阳的半球是暗黑的,并且都拖着一条长长的影子,当月亮走到太阳和地球之间的时候,月亮暗黑的一面对着地球,因而我们看不见,而实际上它就在那里,天文学上称它为“新月”,也称为“朔”,这时是农历初一。
如果月亮运动到“交点”附近的时候,恰逢是“朔”日,这时太阳、月亮、地球三者大体是在同一条直线上,月亮的影子就会落到地球上。而在地球上,月亮影子所落到的地区,将看到太阳被月亮挡住,就是发生了日食,所以日食一定发生在“朔”,也就是农历初一。
那是不是每个月的“朔”都会发生日食呢?事实并非如此,一般来说,“朔”并不都发生在焦点附近,因而,太阳、月亮、地球也并不在同一条直线附近,这个时候,月亮的影子只会在太阳的上方或下方通过,也就不会发生日食了。
由于月亮离地球的距离,以及地球上不同的区域,又可能出现不同的日食现象:如日全食、日偏食、日环食。处于月亮影子下的地带将会看到各种类型的日食,同时,由于月亮和地球在各自的轨道上不停地运动,以及地球不停地自转,月亮的影子将在地面上扫出一条狭长的地带,其中的一种就是“全食带”。
生活中处处有天文
详细说了一下日全食形成的原因、过程,可能有部分人听得有些晕,似乎觉得天文学离我们日常生活非常遥远、高深,是这样的吗?唐教授讲了几个生活中好玩的天文学。
在没有指南针的时候,你知道如何辨别方向吗?
在野外,你可以找一个树桩观察年轮,北面间隔小而密,南面间隔大而疏。或者找一棵独立的树,看它的枝叶,南面茂密,果实多,树皮光滑,北面则相反。如果在河岸上,则是北岸坡缓,南岸陡。
那如果是在北方草原里、沙漠里怎么办?由于我国草原上一般刮西北风较多,在草棵附近常常会形成一种雪垅、沙垅,它的形状表现为头号部大尾部小,因此,头号部所指的方向就是西北。
还有在天空中寻找北极星也是一个辨别方向的好办法。
再教大家一个有意思的办法,只要戴着手表就行。在中午12点时,太阳处于正南方,而每过一小时,太阳移动15度。也就是说,下午一点时,太阳在南偏西15度的地方,这样一来,只要有时间和太阳的位置,我们就能反推方向了。
天文科学可以很简单
现在我们有很多科学设备和仪器用来测量、观察天体,要是生活在5000年前,你该怎么办?你知道早在黄帝时期就已经有人学会掌握天文了吗?他怎么能做到呢?
唐教授又给大家讲了个故事:这个人叫阏伯。那时黄河流域的先民刚从渔猎文明转向农耕文明,还没有历法,什么时候播种成了大问题。但我们的祖先已经发现,星辰的变化与四季有着密切的联系。于是人们就想到,用观测星辰的方法来确定时间,这个任务就落到了聪慧的阏伯身上。
阏伯每到夜晚都站在一座高耸的土台上,抬头仰望天空。在天蝎座,有一颗明亮的恒星,现代人叫它心宿二星,古人称它为大火星,因为这颗星星特别显眼,活动又很规律,阏伯就通过积年累月地观察它来确定农时。
大火星在黄昏后出现在东方的时候,阏伯告诉人们:烧荒播种的时候到了,这时正是三月末。大火星黄昏出现在正南方,阏伯告诉人们:秋季到了,该收割了……就这样,阏伯通过大火星掌握了一年四季的变化,而后人又制订了历法,总结出了24个节气,成为了农事活动的主要依据。
怎么样?在数千年前,没有任何先进的仪器,古人却能订出历法,如果是你,你会怎么做?会不会感到束手无策呢?其实阏伯的做法就是一个发现规律、掌握规律,进而利用规律的过程,每一次的天文发现莫不是遵循着这个思路。
所有的故事都和天文知识有关别被成见束缚 教孩子做个有心人时报记者 陈瑶 文 实习记者 王子诚 摄
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