火箭升空測量高層大氣，專家期待解開太陽之謎！北美日全食帶來“科研盛宴”

來源：環球時報

【環球時報特約記者 晨陽】從當地時間4月8日中午開始，今年唯一一次日全食景象在北美大陸上演，美國、加拿大和墨西哥的大片區域都能看到此次壯觀的天文現象。由於今年時值太陽活動高峰期，美國國家航空航天局（NASA）和全球科學家都興奮地期待在這次日全食中獲得寶貴發現。

數千萬人可以看到

美國有線電視新聞網（CNN）8日稱，今年日全食帶寬約185公里，從大洋洲東部開始，經過太平洋東部、墨西哥、美國、加拿大極東南部，在大西洋西北部結束，沿途數千萬民衆都可以直接看到這次罕見的景觀。據介紹，日食是在月球運行至太陽與地球之間並在一條直線上時發生，當月球位於太陽正前方，來自太陽的部分或全部光線被遮擋住，看起來好像是太陽的部分或全部消失了。美國卡內基天文臺主任穆爾恰伊博士解釋說，日全食帶有巧合的成分，因爲月球直徑只有太陽的1/400，而月球與地球的距離恰好也相當於太陽與地球距離的1/400，因此月球才能擋住在地球上看起來大小差不多的太陽。他還表示，日全食是屬於我們這個時代的特殊景觀，“在遙遠的過去，月球離地球更近，日食的場景與現在完全不同；而再過6000萬年，月球會遠離地球，它將永遠無法完全遮住太陽。”

《科學美國人》網站描述稱，日全食最令人印象深刻的是月球完全擋住太陽光輝的時刻。“月球的表面將與太陽的表面幾乎完美重疊，阻擋了來自恆星的大部分光線，只留下太陽外層大氣（日冕）的微弱白光”。當日全食發生時，天空將變得如同深夜般完全黑暗，溫度開始下降，鳥類、昆蟲和其他生物可能會做出奇怪的反應。“例如2017年的美國日全食期間，科學家觀察到四處飛行的動物數量下降，美國致命車禍的數量明顯增加”。在月球與太陽完全重合的瞬間，由於月球表面凹凸不平，太陽光仍可透過月表凹處發射出來，形成類似珍珠的明亮光點，這種現象被稱爲貝利珠。“就在你習慣這種景象的時候，月亮會繼續移動，露出越來越多的太陽”。

CNN提醒說，觀看日全食最重要的是戴上特殊的日食眼鏡，它可以在日偏食期間保護眼睛免受陽光直射。而且需要特殊的太陽光過濾器才能用相機、望遠鏡和雙筒望遠鏡安全地觀察太陽。

NASA展開五個開創性的科學項目

對於大衆而言，日全食是罕見的天文景觀，而對於科學家而言，這更是一次難得的科研盛宴。NASA太陽物理學家凱利·科雷克介紹說：“科學家們長期以來一直利用日食探索重大科學發現。日食幫助我們首次探測到氦，爲廣義相對論提供了證據，並使我們能更好地瞭解太陽對地球高層大氣的影響。”

NASA副局長帕姆·梅爾羅伊表示，日全食提供了“難以置信的科學機會”，NASA將在此期間啓動五個開創性的科學項目，以更好地瞭解日全食期間的太陽。這些實驗旨在揭開太陽及其對地球影響的奧秘，旨在增強對太陽物理學和大氣科學的理解。

其中最爲雄心勃勃的項目由西南研究所的阿米爾·卡斯皮領導，利用NASA的WB-57高空研究飛機從地球表面上方5萬英尺（約15240米）處拍攝前所未有的日食景象，可以避免可能出現的惡劣天氣。這次任務還旨在利用日全食的短暫時刻，揭示太陽周圍難以捉摸的塵埃環，並搜索離太陽很近的小行星。由於太陽目前正處於活動高峰期，科學家們渴望通過各種只能在日食期間進行的觀測來獲得重大發現。

作爲該航空項目的補充，夏威夷大學沙迪亞·哈巴爾領導的團隊則利用WB-57高空研究飛機對日冕進行空中成像和光譜觀測。由於該機能以約740公里的時速飛行，可將日全食的持續時間延長到約6分22秒，使科學家能獲得更長時間的觀測數據，深入瞭解日冕噴射物質的溫度、化學成分和大氣動力學。太陽物理學家阿米爾·卡斯皮說：“儘管太陽是距離我們最近的恆星，但關於它還有很多懸而未決的問題。”例如日冕異常的高溫迄今仍是科學界一大謎團。太陽大氣層由內到外分別爲光球層、色球層和日冕，其中光球層溫度爲5500攝氏度；色球層溫度從6000攝氏度降至4000攝氏度，而日冕溫度卻高達100萬-200萬攝氏度。密歇根州立大學艾布拉姆斯天文館館長香農·斯莫爾表示，日冕底部大部分區域是很多太陽活動發生的地方，在日食期間，比使用專用儀器遮擋太陽中心時更清晰可見，爲研究日冕和太陽活動提供了黃金機會。

爲研究日食對地球大氣電離層的影響，斯克蘭頓大學的科研團隊還邀請全球業餘無線電愛好者們加入“日食派對”。這些分佈在全球不同地方的無線電愛好者將記錄他們觀測到的無線電信號強度以及信號傳播的距離，因爲太陽會直接影響地球大氣層的電離層，從而使無線電通信傳播得更遠。但當日全食發生時，情況可能會改變。這些觀測將爲科學家提供大氣電離層的寶貴數據。

NASA還在日食之前、期間和之後從弗吉尼亞州東部連續發射三枚探空火箭，測量地球高層大氣的電、磁、溫度和密度變化。科學家們利用高靈敏度的雷達和射電望遠鏡來測量日全食期間太陽輻射的細微變化。在此輪日全食期間，NASA的“帕克”太陽探測器和歐空局的太陽軌道飛行器將對太陽活動開展觀測，以揭示更多太陽的秘密。

想等到日全食不容易

英國《新科學家》網站介紹說，雖然對於現代人而言，日食似乎並不算新鮮事，但實際上想親眼看到日食也並不容易。月球比太陽小得多，因此只有在地球上的少部分地方纔能看到日食。考慮到很多日食發生時適合的觀測地點遠離人類日常活動區域，因此這次北美日全食引起公衆的熱潮也就不難理解。

天文學家的推算結果顯示，下次從北美洲可見的日全食將發生在2044年8月，但只有加拿大和阿拉斯加的部分地區有機會看到。“如果你住在英國，想在不去任何地方的情況下看到日全食，恐怕就有壞消息了。英國境內的下一次日全食將於2090年9月出現，但只有英國西南部極少部分地區能看到。”如果想在歐洲大陸看到日食，則不必等那麼久。2026年8月的日全食在格陵蘭島的部分地區、冰島西部以及西班牙西北部的大片土地上可以觀測到。

中國境內在本世紀內可觀測到6次日全食。據天文學家測算，最近的一次是2034年3月20日的日全食，但時間比較短，只有新疆、西藏西部在日落前趕上。2035年9月2日發生的日全食值得期待，全食帶經過西北和華北。此後，中國境內的日全食還將在2060年4月30日、2063年8月23日、2088年4月21日和2089年10月4日出現。