日食科学

您是否知道古希腊人能够使用月食数据计算出地球直径？

对投射在月球上的地球阴影的研究使我们可以推断出地球是球形的。古希腊人解决了这个问题。早在公元前三世纪，萨摩斯岛的亚里斯塔古斯就利用月食定时来估算月球直径。

他使用Eratosthene先前测量的地球直径，推导出了地球月球距离。Hipparcos（公元前150年）和Ptolemeus（公元2世纪）对月球直径和地月距离的测量结果以惊人的精度得到了改善。

在17世纪，为了改善经度确定性，绝对制图利用了月蚀现象，可以同时从不同角度观察月蚀现象。

如今，在月食期间，在阿波罗和卢诺霍德任务期间，使用放置在月球上的反射镜可以非常精确地进行激光测距测量。这样就可以更精确地测量月球加速度和地球自转的速度。

对月蚀期间地球大气折射光的分析也表明，大气臭氧被限制在地球表面上方50至80公里之间的一层内。

日食和科学发现

古希腊人和罗马人使用日食来改进历法。他们还注意到与日食有关的现象。日食期间出现的日冕在19世纪中叶才被确认为一种太阳现象。

在此之前，人们一直认为日冕可能来自地面烟雾，或者它表明月球大气。开普勒将其归因于月球大气折射的太阳光。就连哈雷（他成功地预言了1715年日食的路径）和阿拉戈也将日冕解释为月球的起源。

正是卡西尼号在1683年与太阳黄道光建立了联系。英国业余天文学家弗朗西斯·贝利从1836年的日食中观察到了月球边缘的不规则性。

第一张成功的日全食照片是1851年7月由柯尼斯堡（Königsberg）的Berkowski拍摄的。在1860年的月食中，W。De La Rue和A. Secchi从相距500公里的两个地点获得的照片表明，突出的部分不属于月球，而实际上是太阳起源的。

从1842年起，分光镜的使用使人们能够识别氦的发射，以及一条由詹森在1868年印度日食时测量的未知的新发射线。后来拉姆齐（1900年）证明了这一点，认为它来自当时地球上未知的元素，因此被命名为“氦”——现在被测量为宇宙中第二丰富的元素。

1869年拍摄的日冕光谱还显示出神秘的绿色和黄色光谱线，该光谱线首先归因于另一种未知元素，命名为'coronium'。直到很久以后，在量子力学的发展和Bowen Edlen（1939）对火花放电光谱的测量之后，物理学家Grotrian才得以解决the的奥秘。

格罗特里安（Grotrian）表明，由于电晕的极端温度（铁的红色日冕线失去了9个电子，绿色的日冕线失去了13个电子），这些神秘的转变实际上表明了铁处于很高的电离状态。

这种情况只有在温度超过一百万度时才会发生。这一发现导致了另一个至今仍未解开的谜团，但对于这个谜团，SOHO揭示了一些基本线索：是什么加热了日冕？

1919年的另一次著名日食使亚瑟·爱丁顿（Arthur Eddington）证实了爱因斯坦对重力场中广义相对论时空失真的预测。

早在1914年8月德国进行这项测试的探险队就失败了，当时该团队在进行关键实验之前被带到俄罗斯作为囚犯。1919年，爱丁顿从巴西和普林西比岛选择了两个观测地点。日食照片显示由于太阳的引力光弯曲，恒星的位置发生了偏移，这完全证实了爱因斯坦的理论。

日食期间可以测量什么？

日食使精确确定月球的形状成为可能。他们的研究改善了星历表的预测。即使在今天，日全食仍然使天体物理学家能够进行有价值的科学测量，尤其是与来自太空观测站的测量配合使用时。

日食使科学家能够准确地测量太阳的直径，并在很长一段时间内寻找该直径的变化。地球物理学家测量在高地大气中引起的日食现象。

由于日间较高的正常日光亮度，日全食使人们无法观察日冕的结构。

日冕的结构类似于磁铁周围的图案。事实上，太阳黑子被证明是太阳表面的磁性结构，它们在日冕中有对应的结构。对日冕的研究为我们提供了许多关于太阳表面及其全球变化的信息。日冕的形态是由于太阳活动周期中表面磁场的重新组织而改变的，这可以在不同时期拍摄的日食照片中看到。对历史日食报告和文件的重新分析有助于理解太阳磁场的长期变化。

人们可以沿着这些磁约束结构深入行星际介质。日食使我们有可能诊断日冕和太阳风源头的温度（超过100万度）、密度和动力学的物理条件。动态不稳定性、太阳风和环境在整个太阳系中弥漫，并与地球磁层相互作用。

日食和日冕仪

直到1930年日冕仪发明之前，日食的罕见瞥见才是观察和研究日冕的唯一机会。

法国天体物理学家伯纳德·利奥特（Bernard Lyot）开发了日冕仪，这使它首次能够对太阳圆盘进行隐匿，从而研究了内部日冕（制造了日食）。这仍然受到日光大气发出的杂散光的限制，并且仅在清洁的高海拔地点（如Pic du Midi，萨克拉曼多峰和夏威夷天文台）工作。

与其他过滤技术一起使用来隔离特定的发射，这给出了有趣的结果。Lyot使用Pic du Midi乐器拍了一部壮观的电影，展示了巨大的隆起，拱形和冠状物质弹射。不幸的是，他于1952年在喀土穆进行了一次日全食考察后不久就去世了。

来自太空的太阳电晕

莱曼Alpha UV

太空时代伴随着电晕研究的一场革命。在早期的探测火箭实验中，极紫外（EUV）和X射线望远镜使太阳的视野与以前在可见光下的视野截然不同。

X射线辐射是由高温日冕等离子体产生的，通过这些望远镜，日冕可以映射到整个太阳圆盘上，而不是像日食那样仅在四肢上方。Skylab平台上的X射线和EUV仪器提供了太阳日冕的运动图片，并发现了低X射线发射的日冕孔以及强发射有源磁区的变化。

此外，为1982年发射的“太阳最高任务”开发的空间日冕仪在可见光下绘制了外部日冕，从而将长期罕见的日冕期间的日冕快照扩展到了较长的时间范围。

1991年发射的Yohkoh日本X射线卫星获得了数百万张动态太阳日冕的X射线图像。太阳日冕的最终观测结果现在可以通过太阳日球天文台SOHO获得。

其中包括使用极端紫外成像望远镜（EIT），分光成像仪（CDS，SUMER），测量日冕中强度和流量的紫外线日冕仪（UVCS）以及可见光中的三通道可见日冕仪（LASCO）获得的数据覆盖肢体上方0.2到30太阳半径的惊人距离范围。

此外，实验还绘制了表面磁场（MDI）的图，并且就地粒子探测器在到达地球一百万公里之前测量了太阳风和不稳定性。现在，SOHO为我们提供了太阳日冕的连续视图。

蚀空间协调观测

在这个围绕太阳观测的轨道时代，从地球进行日食观测是否还有科学上的好处？

最大的好处来自将现代地面日食观测与空间测量相协调。通过使用最新的调查方法（非常精确的定时，快速的测量速度，未被红外或可见范围等空间覆盖的波长，新的实验技术），日食仍有新发现。

对日食数据和空间数据的解释为我们提供了对日食观测的新见解，也使我们能够研究日冕和太阳磁周期的长期历史变化。

自1995年启动SOHO以来，在1998年2月26日的日全食和1999年8月11日的日全食期间进行了协调的运动。分析了SOHO的测量结果以及基于地面的日食结果，从而提供了有关太阳本性的重要见解。