超级日全食华丽上演,太阳运行轨迹大揭秘

2017-08-22作者:北辰编辑:谢爽

传说太阳神住在东方的扶桑树上,每天早晨驾驶着神车从天上经过,傍晚落到西方,一路上给大地带来光明和热量。东升西落的太阳让古人以为是太阳围绕着地球转,现在我们知道,是地球在围绕着太阳转,生活在地球上的人们并没有感觉到地球的运动,而只是感到太阳在天上围绕着地球运行。


太阳每天东升西落,尽管每个人都知道了这一常识,但是,很多人却并不知道,太阳的轨迹会有很多变化,它有时候几乎在我们头顶直射下来,有时候又在南方的天空,在地上给我们留下长长的影子。把太阳运行的轨迹组合在一起考察,是一件很有趣的事情。


冬至:低矮的轨迹


严格来说,太阳每天所行走的路线都是不一样的,在365天中,它可以走出365条不同的路线,如果画出来,这些路线看上去都是平行线。其中,最靠近南边的是冬至这天,这一天,太阳运行到天空的最南端,北半球的冬天也就来临了,这也是白天时间最短的一天,我们可以看到,太阳在南方天边划过,如果把这一天的白天划分成43个时段,每一个时段都拍摄一张照片的话,那么我们把43张照片叠加就得到这么一张照片,展示了太阳在冬至这一天的行走轨迹,它一直处在低矮的天空。


冬至的太阳轨迹


东方:太阳升起来的三个方向


太阳从东方升起,又从西方落下,严格来说,这种说法并不对,只有在春分和秋分这两天,它是从正东方向升起来的。冬至的时候,太阳处在最南端,冬至过去之后,太阳就像是只候鸟那样,一点一点向北方靠近,春分这一天来到南北交界处,也就是赤道上空,这一天,太阳直射赤道,这也宣告着春天的来临,这一天,它是从正东方升起来的。


然后,太阳继续向北方移动,等到夏至这一天,太阳来到最北端,这一天,太阳从东北方升起来,落到西北方,这也是我们北半球最热的时候。夏至过后,太阳又会向南迁移,等到秋分的这一天,来到赤道上空,秋天就来临了。然后太阳继续南下,等到冬至的这一天来到最南端,这时候它也就完成了一个周期。太阳的轨迹就是这样,在地球赤道之间来回移动。正是因为这样来回移动,才带来一年四季的变化。


四季中太阳从东方升起来的三个方向


一年中太阳行走的8字轨迹


太阳在一年中的行走路线不一致,我们很少从太阳的运行中发觉这些变化,有一个办法可以让我们清楚地看到这种变化。我们在一个固定的地点,每一天的固定时刻,都给太阳拍摄一张照片,把这些照片组合在一起,就可以一目了然地看出太阳的运行轨迹,这也就是日行迹。


这张日行迹照片是在希腊的奥林匹斯神庙附近拍摄的,拍摄的时间是2003年3月30日至2004年3月30日,共分47次拍摄。从这张照片中,我们可以看到,太阳在一年中行走的轨迹是一个8字,8字的底端就是冬至那一天,也就是最靠近南方的那一天,最上端那一天就是夏至,也就是最北端,当然,8字的中间就是太阳两次都经过的地方,就是春分和秋分这两天。


奥林匹斯神庙的日行迹


日全食的糖葫芦轨迹


太阳在天空中的轨迹虽然有些差别,却并不影响太阳东升西落这个比较含糊的说法,从日全食我们也可以看到这一点。发生日全食的时候,月亮渐渐地遮住了太阳,开始是掩盖住一个弧线,接着太阳越来越小,光线越来越暗,直到完全被月亮遮住,然后太阳开始露出一个圆弧,越来越大,最后完全显示出来,重新成为光芒万丈的太阳。如果把这一过程拍摄出来,那么我们可以看到,太阳就像是一串糖葫芦,一串被人啃过的糖葫芦。太阳和月亮都是从东方升起,落到西方的,所以,糖葫芦的最上端,日全食开始的地方就是东方。


日全食糖葫芦轨迹


日全食在地面上的投影轨迹


日全食是一种比较罕见的天文现象,对于一个地区的人来说,需要三百多年才能看到一次日全食,每次发生日全食的时候,只有很狭窄的一块区域的人可以看到这一稀罕的天文现象,这一区域就是最佳观测点,也就是日全食在地面上的轨迹。这一区域附近的人,他们的运气就没那么好了,他们只能看到日偏食。


火星上的水滴状日行迹


地球是一个围绕着太阳运行的行星,火星也是一颗围绕着太阳运行的行星,在火星上,也有一年四季的变化,这里的日行迹会是什么样子的呢?没有人在火星上为我们拍摄日行迹照片。但是,早已经不能行动的探路者火星车却可以胜任这项工作,从1997年7月29日开始,探路者开始了这项工作。它每隔30天拍摄一张照片,就形成了这种火星上的日行迹照片。需要清楚的是,火星上的一年几乎相当于地球上的两年,有687天,所以每隔30天拍摄一张,总共就得到23张照片,把这些照片组合在一起,就形成了这张特殊的火星日行迹照片。


火星上的日行迹


从这张照片上看,火星上的日行迹跟地球上的日行迹大不一样,火星上的日行迹像是一个长长的水滴,不是正在延伸向下滴的水滴,而是一个横着的水滴。而且,火星距离太阳比地球远,所以这里的太阳也小,只有地球上太阳大小的三分之一。


内容来源:书问

作者北辰
出版清华大学出版社
定价39元
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