如何優雅地觀測一次日食？
日全食：在全食帶之外的你，會看到什麽？
相比起只持續短暫數分鐘的激動人心的日全食，恰好出現在任意地點的人們可以更加悠閑地欣賞到一場日偏食。
一張展示了2024年4月8日的全食帶和各地日偏食程度的美國地圖。圖片來源：拉利·孔恩/陰影與物質網在你的行事曆上標出2024年4月8日——「日食日」。假如天氣適宜，你將能毫無困難地在北美洲的大部份地方觀測到一場日偏食。在此期間，這場天象將會為美國南部與東部的一條狹窄區域帶來壯麗的日全食，在此期間，月球將會完全遮住太陽。這將是一場值得寫入遺願清單的事件！
與此同時，位於全食帶兩側2600英裏（4200千米）以內的觀察者們將會看到一場日偏食。首先，月球將會在太陽的邊緣造成些許凹痕。凹痕來源於月球的剪影。在安裝了合適濾鏡的望遠鏡裏，月球上的環形山將會令它的弧形邊緣變得粗糙。隨著時間的流逝，凹痕逐漸變大變深，將太陽變成新月形。偏食期間，凹痕大致在太陽上由西向東地晃動。
與只持續數分鐘的激動人心的日全食不同，人們可以悠閑地從任意地點欣賞到日偏食。
日食期間，繪畫和照片可以記錄並展示月球穿過太陽表面的過程。月球有可能暫時遮蔽太陽的黑子。持有小型望遠鏡的觀測者可以嘗試捕捉月球盤面接觸太陽盤面的第一個和最後一個瞬間。如此紀錄下的月球邊緣第一次接觸和最後一次離開太陽盤面的時間比日全食的開始和結束更不精確，但它們仍然很有用。
150年前的一名南極探險家也許會仔細地為這些事件計時，以此抓緊機會更好地估算自己身處的地理經度——在連續數月乘坐狗拉雪橇的旅行之後，身邊攜帶的精密時計已經無法提供可以信任的格林威治時間。透過觀察1766年8月5日的那場日環食，著名探險家占士庫克船長確定了這片新大陸附近一個離岸島嶼的經度，與現代測量只相差22弧秒。
事件時間表
下圖中的表格提供了20個城市裏可能看到的景象，以及日食開始、結束和達到最大值的時間。圖中的等級代表了太陽表面被月球遮住的比例大小。由此可見，對伊利諾斯州的芝加哥來說，94.2%的太陽會在午後被遮住。在火奴魯魯，日出後的一小時之內日食的比例將達到本次的最大值，28.6%。在推算兩個城市中間的地區的數據時，當地時間將被轉換為同一時區，如果它們之前沒有完成這一切的話。
觀察者越接近全食帶，食甚時觀測到太陽被月球遮住的比例就越大。如表格顯示的那樣，辛辛那堤的日食接近全食（0.993等），而朱諾城的月亮經過時，只能遮住大約十六分之一的太陽（0.064等）。這兩個城市將分別在東部白晝的下午3時09分，和阿拉斯加白晝的早上10時33分迎來食甚。在列表上的所有城市之中，朱諾的日食持續時間最短，只有46分鐘。最長的日食持續時間將會出現在蒙特利爾和休斯頓市，持續2小時42分。
在大陸的西半部，食甚將在正午上午較晚時候降臨。而在東部地區，此次現象將發生在午後和下午之間，太陽高懸於天空的南方或西南方。
如果感興趣，可以觀看月球如何在北美洲上方一點點侵蝕掉太陽的奇妙動畫演示。
日食效應
許多古人曾經被日偏食過程中太陽不尋常的形態所嚇倒，並相信太陽此刻是生病了、遭受到了攻擊或正在向觀測者預示兇兆。
如果你所在地區的太陽被日食遮蓋了至少80%，它看起來將是被延長了兩端的新月形。陽光將只從它邊緣的更紅的部份發出，地面上的總體光照將會趨於昏暗。如果你在距離全食帶110英裏（175千米）之內，月球將會擋住95%或更多的陽面。新月形的太陽將只有正常情況下10分之一的日照強度，然而，由於我們的眼睛會適應變化的光照水平，它的效果看起來並不像聽起來那麽顯著。
光照的強度不會比一個明亮的陰天更低。然而，光線也許會變得怪異。晴朗的天空將會變得更加純凈，呈現出異常的深藍色，將地面得景物映照出銀色或金屬色的質感，略帶一些外星般的效果，就像火星上的晴天那般。氣溫也許會下降到可以感知這種變化的程度，涼爽的微風也許會開始吹拂。
金星，一顆亮度為-3.9星等的行星，能夠輕易地在太陽右下方15度處被觀測到。你可以用手蓋住太陽並搜尋它。如果天空非常晴朗，甚至可以在太陽的左上角30度處觀測到-2.0等的、更加昏暗的木星。影子也會變得有些怪異——剩余的太陽的銀輝傾向於制造出更鋒利、更清晰的影子。
胡格裏河畔，加爾各答天際線上，2022年10月25日，日落時分出現於印度加爾各答的日偏食。圖片來源：Biswarup Ganguly/Eyepix Group/未來出版，源於蓋蒂圖片社
註意：任何觀看日偏食的人必須極度小心，以免傷害他們的眼睛
任何時候註視太陽都會傷害你的眼睛，大部份人從不這樣做。日食的危險是，它也許會促使人們直接註視或凝視太陽。很大一部份的日偏食是極其危險的，不僅是因為它們很吸引人，也因為太陽總體上變得昏暗，使凝視它變得不那麽痛苦。
即使月球看起來遮擋了一部份太陽，剩下部份的表面亮度仍然和沒有日食的時候一樣。直視它可能會造成「日食盲」，一種在20世紀初期就已經被認識到的、悲劇性的創傷。記錄在冊的其中一個案例是，一名男子的眼睛因在裸露狀態下直視太陽30秒鐘而受傷。即使極短的一瞥也是不可取的。一些「日食盲」的受害者在數天或數周之後恢復了他們原本的視力水平，然而，剩下的人則終身忍受著他們視野中心的永久性模糊區域或盲點。
當然，雙筒鏡或望遠鏡會極大地加劇太陽造成失明的能力。在過去的數十年間，上百名粗心大意的人由於在沒有適當保護措施的情況下觀看日食而經受著永久性的視力缺陷。裸眼或直接使用望遠鏡的觀測者，必須使用可以將光照強度至少降低到原本的100000分之一的水平的過濾系統。同時，過濾器必須要能有效阻擋觀察者們不能看到的紅外線與紫外線。
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不要透過薄雲或霧霾觀測太陽，因為突如其來的晴朗可能會造成視網膜的損傷。（就算是在全食開始之前的最後一刻，也不應該直視太陽。）在日食當天之前先測試過濾器和觀測器材是一個好主意。
安全的觀測方法共有數種。其中一種是直接透過合適的太陽濾鏡觀看，例如#13方形焊工護目鏡（可以在焊接商店以5-6美元的價格買到）。透過這種類別的濾鏡，太陽看上去會是綠色的。你可以透過這種濾鏡來短暫的觀看日食。
在最壞的情況下，你可以買一副安裝在紙板框上的便宜的「日食眼鏡」，它們只花費數美分。它們通常所使用的濾鏡由被稱為「黑色多聚體「的防劃痕材料制成，會使太陽的影像呈現橘色。另一種有時會用到的材料是被稱為美拉的塗有鋁保護層的滌綸薄片，看起來像是極其薄的鋁箔紙。透過這種濾鏡，太陽看起來是淺藍色。透過尋找印刷的「ISO12312-2「可以先證實你的眼鏡透過了技術認證。
如果使用望遠鏡，請將濾鏡緊緊地固定在物鏡（不是目鏡）的前面，使它不能被撞掉、被風吹走或被手指刮走。不要透過任何其它材料觀看太陽，包括普通的太陽鏡，煙色太陽鏡或照相底片。它們會漏掉危險劑量的不可見紅外線或紫外線。
一個戴著日食眼鏡的兒童正在觀測2023年10月14日的日環食。圖片來源：雷昂納多·阿瓦阿莉·赫那得茲/蓋蒂圖片社
投影是最安全的方式
另一種方法是使用未安裝濾鏡的望遠鏡來把太陽的影像投射到一片白螢幕，或白色紙或紙板上。這種方法非常適合群體觀測。一個安裝在腳架上的望遠鏡可以將大而清晰的明亮太陽影像聚焦到目鏡背後的螢幕上。不要透過或順著望遠鏡來觀看，同樣，也不要用超過數英寸的光圈。不然的話，高度的熱量可能會破壞儀器內部的構造。搜尋者和急切的觀測者必須遠離目鏡。
在樹或灌木叢的陰影下，人們也許會發現大量被侵蝕的太陽形狀的光斑被投射在地上，它們是由於小孔成像的原理而形成的。將一只手和另一只手的手指相互交叉，在手指間形成小光圈，也可以在地上投下太陽的形象。甚至，草帽上的小洞也可以制造出無數個日食中的太陽的小投影。
2023年10月14日的日偏食，可以在太空網站的布瑞特·庭格雷的手指縫隙之間造出投影。圖片來源：未來/布瑞特·庭格雷
在一片紙板或鋁箔上鉆一個1毫米直徑的洞，就能在三英尺之外的白色表面上投射出一個足夠清晰的太陽影像。在室內，當陽光穿過細小的空隙時，掛在朝南窗戶上的關上的威尼斯式窗簾可以制造出一排日食的投影。同時，在黑色遮光板上穿透出的一個小洞會在墻，地板或螢幕上投下可以調整大小的影像。這使不能出門的人也能欣賞到這次天象。
更加有效的方法是利用一塊平面鏡、一張遮住所有東西的紙（除了一個硬幣大小的圓點，深色的更好）來制作一個「小孔反射器」。平面鏡會被放在支架上，以此來將陽光反射到臨近的墻面上。和鏡子之間的距離每增加9英尺，這個影像就會變大一英寸。例如，在54英尺開外，太陽的投影將會有六英寸寬。利用這種方式反射出的太陽影像可以供一大群觀眾近距離觀察。擴大紙上的洞會讓影像的亮度增加，但會讓它變得模糊。縮小的洞可以讓它更清晰，但會讓影像更昏暗。一大塊橡皮泥可以使平面鏡保持在任何一個角度上，並使它可以在太陽運動時重新對準。
2017年8月21日，華盛頓特區，日食發生之前，一個女人正透過她剛在史密斯索尼婭的航空與航天博物館裏制作的小孔日食觀測器看著天空。圖片來源：BRENDAN SMIALOWSKI/AFP源於蓋蒂圖片社
電視轉播
如果你無法出門去觀賞日食，或者天氣過分多雲而不能看到太陽，唯一的選擇是透過電視觀看日食的直播。4月8日的日食極有可能會得到大量電視新聞媒體的播報，特別是在那些處於全食帶上的地區。不論你是否相信，在過去，許多父母會出於「安全原因」而阻止他們的孩子觀測日食的電視轉播，因為關於這些事件的可怕警告使他們感到疑惑。
如果你決定感受這次日全食
對於日全食而言，期待看到它的觀測者們可以透過之前的偏食階段來使自己的眼睛習慣黑暗，由此提高觀測的質素。深色眼鏡也許會有幫助，想要更好的適應力，可以用眼罩遮住一只眼睛，並在太陽完全被月亮遮住之後拿掉它。在二戰期間用於軍事目的的額外的紅色適應力護目鏡也非常有用。
由於日冕層的表面亮度與滿月相當，在全食期間，無論是裸眼還是使用望遠鏡觀測，都不需要加任何濾鏡。然而，必須當心全食結束之後陽光返回的那一刻（通常出現在鉆石戒指效果出現之後）的暴露。
喬伊·饒在紐約的海登天文館裏擔任決策員和客座講師。他為【自然歷史雜誌】、【農場主年鑒】和其它出版社撰寫關於天文學的文稿。
BY:Joe Rao
FY: 奈亞拉托離譜
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