8月份《历史上的今天》第5讲!2019年8月11日20世纪最后一次日全食20周年!天文现象真奇特，浮光掠影变化多，赶快学习起来吧!

第五讲2019年8月11日20世纪最后一次日全食20周年

　　【热点链接】

　　1999年8月11日，欧亚一些地区观赏到了一次壮丽的日全食景象。

　　这次日全食是本世纪最后一次日全食，将持续两分钟左右，它将从大西洋上开始。月影掠过英国的西南角，经英吉利海峡，从法国北部的诺曼底登上欧洲大陆，然后横扫欧洲的德国、奥地利、匈牙利、罗马尼亚和保加利亚诸国;再经黑海而进入亚洲，越过土耳其、伊拉克、伊朗、巴基斯坦和印度，最后消失在印度洋上。

　　2019年6月10日木星冲日。木星是我们太阳系最大的行星，于6月10日23时28分(台湾时间)位于冲的位置。

　　【真题回顾】

　　2018-江西-4.(单选题)耀斑是指太阳大气局部区域突发变亮的活动现象。专家认为太阳耀斑不会直接影响人体，是因为：

　　A、地球有磁场和大气层两层保护

　　B、太阳耀斑不够强大影响不了人体

　　C、地球距离太阳太遥远削弱了其影响

　　D、人体自身具备抵御太阳耀斑辐射的能力

　　【答案】A

　　【解析】第一步，本题考查太阳耀斑相关知识。

　　第二步，太阳耀斑是发生在太阳大气局部区域的一种最剧烈的爆发现象，在短时间内释放大量能量，引起局部区域瞬时加热，向外发射各种电磁辐射，并伴随粒子辐射突然增强。太阳耀斑不会直接影响人体是因为地球有地球磁场和大气两层保护“外衣”，会屏蔽大量来自太阳和银河系的高能粒子。

　　因此，选择A选项。

　　【拓展】B项：耀斑的持续时间在几分钟到几十分钟内，在这短暂的时间里却能释放出1020-1025焦耳的巨大能量，这大约相当于上百亿颗巨型氢弹同时爆炸释放的能量，或者相当于十万至百万次强大火山爆发释放的能量总和，若没有地球磁场和大气层的保护，会对人体造成大剂量辐射，伤害较大。

　　C项：耀斑引起的增强的紫外和X射线辐射使电离层中的电子浓度急剧增大，引发电离层突然骚扰，可导致短波无线电信号衰落，甚至中断。太阳耀斑能够影响到地球。

　　D项：耀斑所产生的大剂量辐射会对人体造成致命辐射。

　　2018-广州-8.(单选题)火星轨道在地球轨道的外圈，与地内行星相比，从地球上能观测到火星的时间和位置变化范围很大。古人有“火星冲日”的说法，在“火星冲日”这天，火星最亮，在夜空停留的时间也最久。“火星冲日”最可能发生在右图( )位置。

　　A、A

　　B、B

　　C、C

　　D、D

　　【答案】C

　　【解析】第一步，本题考查八大行星。

　　第二步，火星冲日是指火星、地球和太阳几乎排列成一线，地球位于太阳与火星之间，即C处。此时火星被太阳照亮的一面完全朝向地球，所以明亮而易于观察。太阳刚一落山，火星就从东方升起，而等到太阳从东方升起时，火星才在西方落下，因此整夜都可观测火星。一般来说，冲日时，火星离地球较近，它的亮度也是一年当中最亮的。

　　因此，选择C选项。

　　【拓展】火星冲日每隔779、782天有一个会合周期，并不是每隔会合周期都会发生冲日现象，只是在个别的会合周期发生，火星冲日的发生是有规律的，在大约每隔17年发生大约8次，即大约每隔2年发生1次。最近发生的一次是2018年7月27日。

　　【知识拓展】

　　一、日食

　　(一)分类

　　(1)日全食

　　太阳比月球宽400倍，但离地球也是400倍远。由于对称的缘故，月球的暗影，也就是落在地球表面的阴影，宽度正好可以遮住整个太阳。太阳光球完全被月亮遮住，原本明亮的太阳圆盘被黑色的月球阴影遮盖。然而，也只有在日全食发生时才可能用肉眼观测到模糊的日冕(日冕层)。日全食只在月球位于近地点时发生，此时月球的本影锥长度较月地之间距离长，本影锥才能扫到地球表面。由于太阳的实际体积比月球大很多，所以日全食通常只能在地球上一块非常小的区域见到，因为月亮的本影对太阳来说只是一个小点。(在全食区之外，所见的食相是偏食)。上一次日全食发生于2015年3月20日。

　　在阳光照射下，月亮和地球在背向太阳的方向拖着一条影子。月亮扫过地面，产生了日食。日食必发生在朔日，即农历的初一。月亮钻进地影，造成了月食。

　　(2)日偏食

　　中国史书上称“日有食之，不尽如勾”，造成日偏食的原因是因为观测者落在月球的半影区中，观测者会看见一部分的太阳被月球的阴影遮盖，但另一部分仍继续发光。太阳和月球只有部分重合，依据两者中心的视距离远近(太阳被月球遮盖的最大直径)来衡量食的大小。通常日偏食是伴随着其他食相发生，如日全食或日环食或日全环食。但发生在极区的某些日食会是单纯的日偏食(不伴随其他食相)，这是因为月球与黄道面的距离稍远，只有半影碰到地球表面，上一次不伴随其他食相的日偏食发生于2014年10月23日。

　　2018年8月11日傍晚，日偏食上演，主要的可见区域为北冰洋大部、北美洲北部、欧洲北部，以及包括中国北方地区在内的亚洲北部。

　　(3)日环食

　　当月球处于远地点时，月球的本影锥不能到达地球;到达地球的是由本影锥延长出的伪本影锥。此时月球的视直径略小于太阳。因此，这时太阳边缘的光球仍可见，形成一环绕在月球阴影周围的亮环。(在环食区之外，所见的食相是偏食)。上一次日环食发生于2013年5月10日。

　　(4)全环食

　　全环食只发生在地球表面与月球本影尖端非常接近，或月球与地球表面的距离和月本影的长度很接近的情形下。由于地球为球体之关系，而本影影锥接触地球时为日全食(常为在食带中间)，在食带两端由于影锥未能接触地球，致只能有伪本影到达地球之下，所看到的是日环食。所以，当全环食发生时，随着地月之间的相对运动，会先后出现环食→全食→环食，当然，对于某一个具体的地点来说，在一次日食过程中是不会同时看到全食和环食的。全环食发生机率甚少，上一次全环食发生于2013年11月3日。

　　(二)过程

　　一次日全食的过程可以分为以下五个时期：初亏、食既、食甚、生光、复圆。

　　(1)初亏。月球比太阳的视运动走得快。日食时月球追上太阳。月球东边缘刚刚同太阳西边缘相“接触”时叫做初亏，是第一次“外切”，是日食的开始。

　　(2)食既。初亏后大约一小时，月球的东边缘和太阳的东边缘相“内切”的时刻叫做食既，是日全食(或日环食)的开始，对日全食来说这时月球把整个太阳都遮住了，对日环食来说这时太阳开始形成一个环;日食过程中，月亮阴影与太阳圆面第一次内切时二者之间的位置关系，也指发生这种位置关系的时刻。

　　食既发生在初亏之后。从初亏开始，月亮继续往东运行，太阳圆面被月亮遮掩的部分逐渐增大，阳光的强度与热度显著下降。当月面的东边缘与日面的东边缘相内切时，称为食既。天空方向与地图东西方向相反。

　　(3)食甚。是太阳被食最深的时刻，月球中心移到同太阳中心距离最近;日偏食过程中，太阳被月亮遮盖最多时，两者之间的位置关系;日全食与日环食过程中，太阳被月亮全部遮盖而两个中心距离最近时，两者之间的位置关系。也指发生上述位置关系的时刻。

　　(4)生光。月球西边缘和太阳西边缘相“内切”的时刻叫生光，是日全食的结束;从食既到生光一般只有二三分钟，最长不超过七分半钟。

　　对于日食，食甚后，月亮相对日面继续往东移动。

　　(5)复圆。生光后大约一小时，月球西边缘和太阳东边缘相“接触”时叫做复圆，从这时起月球完全“脱离”太阳，日食结束。

　　日全食与日环食都有上述5个过程，而日偏食只有初亏、食甚、复圆3个过程，没有食既、生光。

　　(三)原理

　　发生日全食是因为太阳靠近月球轨道与地球轨道的一个交点，而同时月球在距此点的最远的点上。食既从初亏开始，就是偏食阶段了。月亮继续往东运行，太阳圆面被月亮遮掩的部分逐渐增大，阳光的强度与热度显著下降。当月面的东边缘与日面的东边缘相内切时，称为食既。此时整个太阳圆面被遮住，因此，食既也就是日全食开始的时刻。即为光的直线传播。

　　之所以会发生日全食，是因为存在一种神奇的对称性。太阳的直径是月亮的400倍，而它距地球的距离正好也是月亮的400倍。结果，当月亮完全处于地球和太阳之间时，对那些完全处于月亮阴影中的人来说，太阳的表面便被完全遮挡了。

　　(四)历史记载

　　中国观测日食历史悠久，早在公元前1948年就有人观测到了日食。中国在公元前2300多年前就有了当时最先进的天文观象台。中国有世界上最早、最完整、最丰富的日食记录。光是古书(至清代)的史料(不包括甲骨文)，就有1000多次日食记录。最早是《尚书》记载的发生在公元前1948年的一次日食。《诗经》中更是详细记载了发生在公元前776年9月6日的日食：“十月之交，朔日辛卯，日有食之。”世界天文学家普遍承认中国古代日食记录的可信程度最高，为世人留下了珍贵的科学文化遗产。

　　二、太阳活动

　　太阳大气层里一切活动现象的总称。主要有太阳黑子、光斑、谱斑、耀斑、日珥和日冕瞬变事件等。

　　一般情况下，我们把太阳大气分为六层，由内往外依次命名为：日核，辐射区，对流层，光球，色球和日冕。日核的半径占太阳半径的四分之一左右，它集中了太阳质量的大部分，并且是太阳百分之九十九以上的能量的发生地。光球是我们平常所见的明亮的太阳圆面，太阳的可见光全部是由光球面发出的。

　　而日冕位于太阳的最外层，属于太阳的外层大气。太阳风就是在这里形成并发射出去的。

　　(一)黑子

　　太阳的光球表面有时会出现一些暗的区域，它是磁场聚集的地方，这就是太阳黑子。黑子是太阳表面可以看到的最突出的现象。一个中等大小的黑子大概和地球的大小差不多。黑子的形成和消失要经历几天到几个星期不等。当强磁场浮现到太阳表面，该区域的背景温度缓慢地从6000摄氏度降至4000摄氏度，这时该区域以暗点形式出现在太阳表面。在黑子中心最黑的部分被称作本影，本影是磁场最强的区域。本影周围不太黑、呈条纹状的区域被称为半影。黑子随太阳表面一起旋转，大约经过27天完成一次自转。

　　1.历史记载：在我国史书上有着丰富的黑子目视记录，仅正史上就有100多次。现在公认的世界上第一次明确的黑子记录是公元前28年我国汉朝人所观测到的。在《汉书·五行志》里是这样记载的：“成帝河平元年三月乙未，日出黄，有黑气，大如钱，居日中央”。

　　2.成因：强磁场下温度比周围低，暗点出现。

　　3.影响：长期的观测发现，黑子多的时候，其他太阳活动现象也会比较频繁。黑子附近的光球中总会出现光斑，黑子上空的色球中总会出现谱斑，其附近经常有日珥(暗条)。同时，绝大多数的太阳爆发活动现象也发生在黑子上空的大气中。因此，从太阳大气低层至高层，以黑子为核心形成一个活动中心——太阳活动区。黑子既是活动区的核心，也是活动区最明显的标志。

　　(二)日珥

　　在日全食时，太阳的周围镶着一个红色的环圈，上面跳动着鲜红的火舌，这种火舌状物体就叫做日珥，日珥是在太阳的色球层上产生的一种非常强烈的太阳活动，是太阳活动的标志之一。

　　(三)耀斑

　　太阳耀斑是一种最剧烈的太阳活动。一般认为发生在色球层中，所以也叫“色球爆发”。其主要观测特征是，日面上(常在黑子群上空)突然出现迅速发展的亮斑闪耀，其寿命仅在几分钟到几十分钟之间，亮度上升迅速，下降较慢。虽然它只是一个亮点，但一旦出现，简直就是一次惊天动地的大爆发。除了日面局部突然增亮的现象外，耀斑更主要表现在从射电波段直到X射线的辐射通量的突然增强;耀斑所发射的辐射种类繁多，除可见光外，有紫外线、X射线和伽玛射线，有红外线和射电辐射，还有冲击波和高能粒子流，甚至有能量特高的宇宙射线。

　　耀斑对地球空间环境造成很大影响。耀斑爆发时，发出大量的高能粒子到达地球轨道附近时，将会严重危及宇宙飞行器内的宇航员和仪器的安全。当耀斑辐射来到地球附近时，与大气分子发生剧烈碰撞，破坏电离层，使它失去反射无线电电波的功能。无线电通信尤其是短波通信，以及电视台、电台广播，会受到干扰甚至中断。耀斑发射的高能带电粒子流与地球高层大气作用，产生极光，并干扰地球磁场而引起磁暴。

　　(四)太阳风

　　太阳风暴指太阳在黑子活动高峰阶段产生的剧烈爆发活动。太阳风暴爆发时释放大量带电粒子所形成的高速粒子流，严重影响地球的空间环境，破坏臭氧层，可以干扰无线通信，对人体健康也有一定的危害。太阳风形成的带电粒子流造成了地球上的极光。

　　(五)影响

　　1.极光现象

　　极光，是一种绚丽多彩的发光现象，其发生是由于太阳带电粒子流(太阳风)进入地球磁场，在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。在南极被称为南极光，在北极被称为北极光。地球的极光是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流(太阳风)使高层大气分子或原子激发(或电离)而产生。

　　极光常常出现于纬度靠近地磁极地区上空，一般呈带状、弧状、幕状、放射状，这些形状有时稳定有时作连续性变化。极光产生的条件有三个：大气、磁场、高能带电粒子。这三者缺一不可。

　　2.地球磁暴

　　太阳上存在的11年周期或更长周期活动现象。每当太阳活动峰年太阳黑子相对数增加，耀斑爆发、日冕物资抛射等现象频繁出现，并且发射出大量高能带电粒子到达地球时，就会扰乱地球原有的磁场，引起地球磁暴。

　　3.对无线电通讯和电力的影响

　　当太阳发射出大量高能带电粒子运动到近地空间时，会干扰无线电通讯和地面电力传输，太阳发生大规模的爆发性活动事件时，有关部门需要准备好应对措施。

　　4.对宇航的影响

　　高能带电粒子流也会干扰和破坏空间探测器的设备和运行，甚至威胁到宇航员的生命安全，因此宇航探测设备必需充分考虑到这个因素，要对地球附近以及航线区域的磁场状况、太阳风状况有详细的了解，并考虑好预防措施。

　　5.对地球灾害的影响

　　太阳活动对地球上一些灾害性事件的影响，是许多科学家长期以来所关心的研究课题。资料显示，太阳活动周期与地球上水旱灾害和寒暖变化，地震有一定的关系。

　　6.对人体的影响

　　天文因素与人类健康和行为的统计研究发现，在太阳活动引起地球磁暴期间，人的神经系统对太阳活动变化非常敏感，某些疾病、血液系统、神经系统的变化和太阳黑子活动呈现出明显的相关性。这类课题还处于研究阶段。

　　三、其他天文现象

　　(一)掩星

　　掩星是一种天文现象，指一个天体在另一个天体与观测者之间通过而产生的遮蔽现象。一般而言，掩蔽者较被掩者的视面积要大。(若相反者则称为“凌”，如金星凌日，“凌”有以小欺大的意思。)

　　1.月掩星

　　月球在围绕地球运行期间，经常会掩蔽背景的恒星。由于月球没有大气，恒星的视面积又非常微小，因此，被掩恒星会近乎一瞬间的消失或重现于月面边缘。

　　在掩带边缘(称为南限或北限)数千米的地区，当月球不规则的边缘掠过恒星的时候，观测者会看见恒星数度消失及重现，称为掠掩。

　　2.行星掩星

　　行星有时亦会掩蔽恒星，1959年，金星曾遮掩轩辕十四，而海王星的光环亦是透过掩星于1977年被发现。1989年7月2日至3日，土星遮掩人马座28——一颗5等星。

　　另外，行星之间也可互相掩蔽，但是发生的机会极微。上一次出现于1818年1月3日，下一次则于2065年11月22日，两次皆是金星在木星前面掠过。但由于当时金星的视面积比木星小，故应称为金星凌木星。

　　木星和土星在公转一周期间，其赤道平面总会有两次机会与地球轨道面平行，这时候从地球便可看到它们的卫星互相掩蔽的现象。空间探测器在行星附近航行时亦会与其卫星连成直线，产生人为的卫星掩蔽现象。

　　3.BOSS

　　巨型掩星可移动卫星(BigOccultingSteerableSatellite)是一枚计划中的人造卫星，用以配合望远镜来观测太阳系外行星。这枚卫星由一张大面积而轻量的薄膜，与一组推进器及导航系统组成。它能够移动至望远镜与恒星的视线中间，阻挡恒星的辐射，使其行星能被观测得到。

　　(二)冲日

　　冲日，简称冲，是由地球上观察天体与太阳的位置相差180度，即天体与太阳各在地球的两侧的天文现象，相对于冲日的现象为合日。所谓行星冲日，是指地外行星运行到与太阳、地球形成一条直线的状态。一般来讲，冲日时，行星最亮，也最适宜观测。

　　1.火星冲日

　　火星是距离地球最近的外行星。火星直径约只有地球的一半，质量约只有地球的十分之一。

　　火星冲日是火星与太阳的方位相反。火星冲日平均780天出现一次。

　　2.天王星冲日

　　天王星是一颗远日行星，公转周期较长，大约为84年。它是一颗类似木星的气体行星，有光环，也有众多卫星，其最明显的特征除了淡蓝色的表面外，就是巨大的黄赤交角。

　　天王星距离地球太远，其视面大小的变化平时很难察觉。而天王星每当冲日时，距离地球会比较近，因此，看上去会比其他时刻大一些，最适合观测。

　　天王星与地球的会合周期接近一年，为369.66天。因此，每过一年零5天，就会发生一次天王星冲日现象。

　　3.海王星冲日

　　海王星是最新定义的八颗经典行星中距离太阳最远的，平均距离约为45亿千米，公转周期约为164.8年。由于距离人类非常遥远，海王星也是看上去最暗的行星。

　　当海王星运行到与太阳黄经相差180度的方位上，天文上称之为“冲日”。这时，太阳落山之际，海王星则从东方地平线上升出。此后的二十多天时间里海王星与地球相距最近，将是天文爱好者观测海王星的最佳时机。

　　(三)合日

　　合日即天体视位置跟太阳为同一方向(以视黄经相等定义)，在太阳背后，此时天体与太阳同升落，受太阳影响不能见到该天体，但是在日食发生时却可以看到。

　　(四)流星雨

　　流星雨是在夜空中有许多的流星从天空中一个所谓的辐射点发射出来的天文现象。这些流星是宇宙中被称为流星体的碎片，在平行的轨道上运行时以极高速度投射进入地球大气层的流束。大部分的流星体都比沙砾还要小，因此几乎所有的流星体都会在大气层内被销毁，不会击中地球的表面;能够撞击到地球表面的碎片称为陨石。数量特别庞大或表现不寻常的流星雨会被称为“流星突出”或“流星暴”，可能会每小时出现的流星会超过1000颗以上。

　　流星雨的辐射点：流星雨看起来都是从天空中同一个点发射出来的，这个点就叫做辐射点。其实这是因为透视造成的。流星雨时所有流星体的运动方向都是平行的，但就像我们站在铁路上往远方看两条铁轨交汇于一点一样，看起来这些流星体就好像从一个点发出来往四面八方而去。反过来，判断一颗流星是不是该流星群内的，只需看其反向延长线过不过那个辐射点。

　　1.现象形成：形成流星雨的根本原因是由于彗星的破碎而形成的。

　　2.历史记载：流星雨的发现和记载，也是中国最早，《竹书纪年》中就有“夏帝癸十五年，夜中星陨如雨”的记载，最详细的记录见于《左传》：“鲁庄公七年夏四月辛卯夜，恒星不见，夜中星陨如雨。”鲁庄公七年是公元前687年，这是世界上天琴座流星雨的最早记录。

　　3.著名流星雨：狮子座流星雨(11月)、双子座流星雨(12月)、英仙座流星雨(7-8月)、猎户座流星雨(10月)、金牛座流星雨(10-11月)、天龙座流星雨(10月)、天琴座流星雨(4月)。

　　(五)彗星

　　彗星是进入太阳系内亮度和形状会随日距变化而变化的绕日运动的天体。呈云雾状的独特外貌。彗星分为彗核、彗发、彗尾三部分。彗核由冰物质构成，当彗星接近恒星时，彗星物质升华，在冰核周围形成朦胧的彗发和一条稀薄物质流构成的彗尾。由于太阳风的压力，彗尾总是指向背离太阳的方向形成一条很长的彗尾。彗尾一般长几千万千米，最长可达几亿千米。彗星的形状像扫帚，所以俗称扫帚星。彗星的运行轨道多为抛物线或双曲线，少数为椭圆。目前人们已发现绕太阳运行的彗星有1700多颗。著名的哈雷彗星绕太阳一周的时间为76年。

　　(六)陨星

　　陨星，即自空间降落于地球表面的大流星体。大约92.8%的陨星的主要成分是硅酸盐(也就是普通岩石)，5.7%是铁和镍，其他的陨石是这三种物质的混合物。含石量大的陨星称为陨石，含铁量大的陨星称为陨铁。

　　《左传·僖公十六年》：“十六年春，陨石于宋五，陨星也。”

　　【预测演练】

　　【预测题】(单选题)关于流星雨的说法正确的是：

　　A.实际上所有流星体都从一个点发射出来

　　B.形成流星雨的根本原因是彗星的破碎

　　C.世界上最早的关于流星雨的记载是狮子座流星雨

　　D.数量较小的流星雨会被称为“流星突出”

　　【答案】B

　　【解析】第一步，本题考查流星雨的相关知识。

　　第二步，流星雨(每小时一颗的流量就可以称为流星雨)是一种有成群的流星看起来像是从空中的一点中迸发出来，并附落下来的特殊天象。形成流星雨的根本原因是由于彗星的破碎而形成的。

　　因此，选择B选项。

　　【拓展】A项：流星雨看起来都是从天空中同一个点发射出来的，这个点就叫做辐射点。其实这是因为透视造成的。流星雨时所有流星体的运动方向都是平行的，但就像我们站在铁路上往远方看两条铁轨交汇于一点一样，看起来这些流星体就好像从一个点发出来往四面八方而去。

　　C项：通常以流星雨辐射点所在天区的星座给流星雨命名，以区别来自不同方向的流星雨。世界上最早的关于流星雨的记载是在公元前687年，中国关于天琴座流星雨的记载：“夜中星陨如雨”。

　　D项：数量特别庞大或表现不寻常的流星雨会被称为“流星突出”或“流星暴”，每小时出现的流星可能会超过1000颗。

　　【预测题】(单选题)关于太阳说法错误的是：

　　A.太阳直射点在南北回归线之间移动，最北的界线是北回归线

　　B.太阳黑子是太阳活动强弱的标志，太阳黑子越多代表太阳活动强度越大

　　C.太阳的大气层由里到外依次为光球层、色球层、日冕层

　　D.太阳黑子出现在色球层，耀斑出现在光球层

　　【答案】D

　　【解析】第一步，本题考查太阳并选错误项。

　　第二步，太阳光球层出现一些暗黑的斑点，叫黑子。变化周期11年。太阳色球层有时会出现一块突然增大、增亮的斑块，叫耀斑。爆发到结束只需要几分钟—几十分钟。D选项说法正好相反。

　　因此，选择D选项。

　　【拓展】A项：南北回归线是人为规定的两个纬线,也就是把太阳所能直射到南北半球的最高纬度线叫做南北回归线，因此A项说法正确。

　　B项：太阳黑子简称“黑子”，是太阳光球层上出现的巨大旋涡状气流，是太阳活动最明显的标志，太阳黑子越多，代表太阳活动强度越大。

　　C项：太阳的大气层由里到外依次是光球层、色球层、日冕层，相对应的太阳活动为太阳黑子、耀斑和日珥。

【华图在线原创，转载请注明出处】

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