——專(zhuān)訪國(guó)際天文學(xué)聯(lián)盟日食工作組主席杰伊·M·帕薩喬夫采訪、整理：韓晶晶北京時(shí)間今天晚上，身處美國(guó)俄勒岡州到南卡羅來(lái)納州的一條狹窄通道內(nèi)的人將看到一次超級(jí)日全食，為了幫助天文愛(ài)好者更好地了解日食，我們采訪了美國(guó)威廉姆斯學(xué)院的杰伊·M·帕薩喬夫（Jay M. Pasachoff）。作為一名天文學(xué)家，也是國(guó)際天文學(xué)聯(lián)盟日食工作組的主席，帕薩喬夫到目前為止已經(jīng)在全球各地觀測(cè)了65次日食。 來(lái)源：資深攝影師葉梓頤對(duì)于普通愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，可能主要是欣賞日全食這種奇妙的天文景觀；而作為天文學(xué)家，他們除了欣賞之外，他們還要借此研究一些天文問(wèn)題。 問(wèn)：日食有哪些觀測(cè)方式？我喜歡在日食的時(shí)候來(lái)到戶(hù)外，一邊享受著世界變黑的過(guò)程，一邊進(jìn)行觀察研究。很久以前，我會(huì)建議別人制作小孔成像裝置，或者用廚房里的干酪擦板觀賞日食。不過(guò)近年來(lái)，僅需1美元即可買(mǎi)到的日偏食濾光片逐漸流行，這樣的建議也就過(guò)時(shí)了。如今任何人都可以用這種濾光片看著太陽(yáng)，從日食開(kāi)始到太陽(yáng)完全被遮住的這一個(gè)多小時(shí)中，慢慢觀察太陽(yáng)被一點(diǎn)點(diǎn)遮住的情景。在太陽(yáng)完全被擋住的前幾分鐘，你會(huì)注意到太陽(yáng)周?chē)墓獍l(fā)生了奇妙的變化，甚至有點(diǎn)詭異。由于此時(shí)日光僅來(lái)自太陽(yáng)邊緣，物體的影子變得十分尖銳。微風(fēng)攪動(dòng)著涼爽的空氣，陰影在地上快速地?cái)[來(lái)擺去。 問(wèn)：你覺(jué)得日全食最精彩的時(shí)刻發(fā)生在什么時(shí)候？月亮幾乎完全遮住太陽(yáng)的前幾秒，只有幾縷日光從月球表面的峽谷中穿過(guò)來(lái)，整個(gè)太陽(yáng)似乎變成了一串珠子。這些亮珠慢慢失去光輝，直到只剩最后一個(gè)，仿佛戒指上嵌著一顆閃亮的鉆石。有時(shí)候“鉆石”兩側(cè)是紅色的狹窄鑲邊，還有整個(gè)白色的“戒指環(huán)”套在月亮的輪廓之外。然后鉆石也消失了，此刻你可以拿開(kāi)濾光片直視太陽(yáng)，而且我也推薦你這么做。平時(shí)被藍(lán)天隱蔽的太陽(yáng)大氣一下出現(xiàn)在你眼前。 這是日冕的內(nèi)層和中層，由從太陽(yáng)表面飛出的等離子體構(gòu)成。日冕的亮度和滿(mǎn)月差不多，比正常日光暗100萬(wàn)倍，因此用裸眼觀看也沒(méi)有危險(xiǎn)。乍一看，日冕就像是鉆戒的金屬環(huán)，不過(guò)仔細(xì)觀察就能看到它的完整模樣——像是從太陽(yáng)表面延伸出來(lái)的珍珠色氣體暈，其范圍甚至比太陽(yáng)半徑還大數(shù)倍之多。假如你足夠幸運(yùn)，你甚至能看到等離子體噴射到宇宙空間的壯麗景象。 問(wèn)：你觀測(cè)過(guò)多少日全食了？我在大學(xué)一年級(jí)的時(shí)候看了我人生中的第一次日食，從此我便被深深的迷住了。我在那之后一共到世界各地觀看了65次日食，其中33次是日全食。我很期待今年的8月21日，那將是我的第66次日食體驗(yàn)。這次日全食的觀察范圍橫跨了整個(gè)美國(guó)領(lǐng)土，這還是1918年以來(lái)第一次。 問(wèn)：每次觀察日全食，你有什么感受？日全食的美麗是那么震撼人心，沒(méi)人能找到合適的語(yǔ)言表達(dá)。每個(gè)看過(guò)日食的人都告訴我，雖然他們知道我已經(jīng)盡力在抒發(fā)自己的激動(dòng)之情，但相比真實(shí)觀看的感受，我的語(yǔ)言還是太過(guò)蒼白無(wú)力。電視轉(zhuǎn)播和電腦屏幕也不能完全傳遞這美妙的感覺(jué)。因?yàn)檎掌荒軠?zhǔn)確反應(yīng)動(dòng)態(tài)的亮度變化，丟失了令人炫目的對(duì)比度。在戶(hù)外感受世界變暗的過(guò)程是一種完全超乎常識(shí)的體驗(yàn)，天空的亮度先是緩慢變暗，接著在幾秒內(nèi)變成原來(lái)一萬(wàn)分之一的亮度，幾乎每個(gè)人都會(huì)感受到太陽(yáng)被奪走的恐懼。 問(wèn)：作為天文學(xué)家，日全食對(duì)于你們的研究有什么意義？我追逐日食并不僅僅是為了感官享受，還因?yàn)槿帐碁榭茖W(xué)家提供了平時(shí)無(wú)法得到的觀測(cè)條件。雖然科學(xué)家可以給地面望遠(yuǎn)鏡加上金屬錐或遮光板制成所謂的日冕儀，用來(lái)觀察太陽(yáng)邊緣，但這種人工日食的效果遠(yuǎn)不如真實(shí)日食好。即使在偏遠(yuǎn)的高海拔山區(qū)，周?chē)目諝夥肿右廊粫?huì)讓天空顯得太藍(lán)太亮。太空中的日冕儀也有其他問(wèn)題，除了遮住整個(gè)太陽(yáng)圓盤(pán)外，還需要遮住周?chē)軐挼姆秶蝗粫?huì)有太多光通過(guò)散射進(jìn)入儀器。除此以外，每個(gè)望遠(yuǎn)鏡的分辨率都是有限的，會(huì)讓入射光變得有一點(diǎn)模糊。而天然日食就沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)榇藭r(shí)的“望遠(yuǎn)鏡”實(shí)際上是整個(gè)地月系統(tǒng)，分辨率極高。我們可以結(jié)合地面與太空的觀測(cè)，得到一副完整的太陽(yáng)圖像。只有在清涼的月影內(nèi)，我們才能在可見(jiàn)光波段觀察日冕的內(nèi)部和中部。 問(wèn)：這一次超級(jí)日全食，你和同事主要想研究什么問(wèn)題？我們希望在日冕的內(nèi)部找到天體物理學(xué)中最令人費(fèi)解的一個(gè)問(wèn)題的答案：為什么離太陽(yáng)表面越遠(yuǎn)的地方，溫度反而越高。通常來(lái)說(shuō)，熱源，比如營(yíng)火或暖氣片周?chē)臏囟葧?huì)隨距離增大而降低。太陽(yáng)中心的溫度高達(dá)1500萬(wàn)攝氏度，向外逐漸降低，在太陽(yáng)的光球?qū)樱ㄏ蛴钪姘l(fā)射陽(yáng)光的部位）附近降到5500攝氏度。可是接下來(lái)溫度反而開(kāi)始上升了。在光球?qū)又媳”〉囊粚託怏w中，溫度回升到10 000攝氏度以上，接著又突然躍升到數(shù)百萬(wàn)攝氏度。目前，科學(xué)家對(duì)這種現(xiàn)象的成因依然沒(méi)有定論。從我第一次在1973年的《科學(xué)美國(guó)人》雜志上描述日冕科學(xué)以來(lái)，科學(xué)家已經(jīng)進(jìn)行了大量觀測(cè)，理論上也有了很多進(jìn)展。太空中現(xiàn)在有一系列望遠(yuǎn)鏡在紫外波段和X光波段持續(xù)對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行觀測(cè)，這些信息我們?cè)诘孛媸菬o(wú)法得到的。同時(shí)研究者開(kāi)發(fā)了各種復(fù)雜的工具，把不同的觀測(cè)結(jié)果結(jié)合在一起。如今我們對(duì)日冕溫度問(wèn)題的解釋有了一點(diǎn)眉目，我們知道這應(yīng)該與太陽(yáng)磁場(chǎng)有關(guān)，但具體細(xì)節(jié)我們還不清楚。日冕的謎團(tuán)遠(yuǎn)不止這一個(gè)，即將到來(lái)的日食應(yīng)該能幫助科學(xué)家在解決這些科學(xué)難題的道路上更進(jìn)一步。 問(wèn)：天文學(xué)家對(duì)日冕還有什么了解？科學(xué)家對(duì)日冕已有很多了解。首先，它看起來(lái)像一只巨大的豪豬，向外延伸出許多纖細(xì)的冕流，有一些底部較粗，在高處變細(xì)，像一個(gè)尖尖的頭盔。這些冕流的形狀隨太陽(yáng)活動(dòng)周期變化。2012年到2014年是太陽(yáng)周期中太陽(yáng)黑子較多的年份，盔狀流爆發(fā)的位置可延伸至南北緯30度位置，因此日冕整體看起來(lái)是圓形。我們?nèi)缃裾幱谔?yáng)活動(dòng)極小期，這個(gè)時(shí)期內(nèi)的日冕呈扁平狀，盔狀流大多出現(xiàn)在太陽(yáng)赤道附近，同時(shí)兩極出現(xiàn)細(xì)直的冕羽。太陽(yáng)表面有帶電粒子飛入太陽(yáng)系，也即是所謂的太陽(yáng)風(fēng)。在冕流之間的空曠區(qū)域流出的太陽(yáng)風(fēng)速度可達(dá)每秒數(shù)百千米，是其他區(qū)域的太陽(yáng)風(fēng)速的兩倍。在日冕底部和太陽(yáng)光球?qū)拥倪B接處，有著氣體形成的小型環(huán)流，可能由目前觀測(cè)手段難以分辨的細(xì)流組成。當(dāng)波沿著或穿過(guò)冕環(huán)來(lái)回反彈時(shí)，這些冕環(huán)還可能發(fā)生脈動(dòng)。日冕的這些紛繁復(fù)雜的細(xì)節(jié)源自太陽(yáng)深處的粒子流形成的磁場(chǎng)。但研究者還不知道磁場(chǎng)的變化是怎樣讓日冕溫度變得如此之高的。我們之所以確定這和磁場(chǎng)相關(guān)，是因?yàn)榕c熱傳導(dǎo)不同，磁過(guò)程是不受熱力學(xué)限制的，有可能讓能量從低溫的太陽(yáng)表面流向高溫的日冕區(qū)域。 文章由企鵝科學(xué)和科普中國(guó)聯(lián)合推出 轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自“科普中國(guó)”

日全食姿勢(shì)知多少？天文學(xué)家?guī)泐I(lǐng)略

圖文簡(jiǎn)介

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