极简科学课丨十地携手直播罕见金环日食 科学家如何带你天涯共此“食”

来源:中央纪委国家监委网站发布时间:2019-12-27 08:00
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(视频制作:荆培轩 刘芳源 资料提供:中国科学院国家天文台)

 

“圆圆的太阳被谁矜持地浅浅咬了一口,缺口还在随着时间的推移不断扩大……”2019年最后一场天文大戏——金环日食于北京时间12月26日在天空精彩上演。

 

 

(图片来源:中国科学院国家天文台)

 

为此,中国科学院国家天文台、中国科学院紫金山天文台、中国科学院上海天文台、中国科学院国家授时中心、中国科学院云南天文台、中国科学院新疆天文台、中国科学技术大学天文学系、深圳市天文台等单位在全国十个城市设立观测点,你打开电脑或手机,就可以在科学家的带领下,欣赏到联动直播带来的“天涯共此‘食’”。

 

这场横跨新华网、央视频、新浪科技、腾讯视频、光明网、头条、微博、抖音、bilibili站等多平台的直播活动,实时在线覆盖受众超过1000万人次。不过,问题来了,科学家们是如何预测日食并着手进行准备,为我们带来一场精彩的天文直播活动的?

 

近百位科研人员携手 直播准备历时两个月

 

首先,如何准确地预测一次天文现象?

 

当太阳、月球和地球排成一条直线,月球位于两者之间时,就会发生日食现象。作为世界上最早观测日食的国家之一,历史资料显示,我国日食观测已有4000多年的历史,大量的日食观测记录表明,从唐代约公元822年起,我国就已经可以将日食时间预测精确到小时。国家天文台兴隆观测基地驻站天文学家、助理研究员郑捷博士表示,对日食、月食、流星雨等天象的预测,目前技术上已经非常成熟,可以非常精确地推算出发生的时间和地点。

 

日食共分为日偏食、日全食、日环食、全环食。郑捷介绍,如果当天月球距地球较远,而太阳距地球较近,导致月球的视圆面较小而不能遮掩全部太阳时,就会出现日环食。本次环食带从中东地区开始,经印度南端、斯里兰卡,进入东南亚的印度尼西亚、新加坡、马来西亚等国,最后结束于西太平洋上。所以中东、东南亚、西太平洋多地可观日环食,我国因为处于偏食带上,可观测到的是日偏食,且越往南食分越大。

 

所以,从我国最西部10时29分50秒看到日偏食开始,至最东部16时05分43秒终止,我国全境范围内,都可观测到这场历时4个多小时的日偏食。

 

据国家天文台科学传播主管万昊宜介绍,此次的十地直播,是由中国科学院天文科普联盟的12家单位近百位科研人员及工作人员共同携手,从10月份起开始准备,前后耗时共两个月时间。

 

直播运用了世界上最大口径的真空太阳望远镜

 

其次,如何保证一场天文直播顺利进行?

 

国家天文台兴隆观测基地科普主管袁凤芳表示,直播时想要稳定的信号画面,需要考虑多方面的因素。比如前期要考虑的主要因素就包括观测地点和天气状况。

 

 

 

(图片来源:中国科学院国家天文台)

 

观赏流星雨需要力求避开城市中的光污染,而观赏日食则没有“最佳观测点”的说法。只要能看到太阳的地方,都是“最佳观测点”。此次日食我国处于偏食带上,因而观测情况更受天气影响。薄云状况下对观测的影响并不大,但阴天就完全看不到日偏食了。天文天气预报显示,兴隆观测基地26日是个大晴天,观看直播的观众们可以大饱眼福。

 

另外,天文直播一般使用何种观测设备?天文学是一门基于观测的科学,天文直播中一般使用的观测设备是不是也都非常的“高大上”呢?

 

郑捷表示,此次兴隆观测站提供的直播信号,使用的是公共天文台上的太阳望远镜。这是一台专用于太阳观测的科普望远镜,装有Hα滤光片,可过滤99 %以上的太阳光。而据央视新闻报道,云南天文台在直播中动用了“观日神器”——NVST一米新真空太阳望远镜。作为目前世界上最大口径的真空太阳望远镜,当前国际上地面四大前沿太阳观测设备之一,其有效口径为0.99米,真空窗直径达1.2米。

 

 

 (图片来源:中国科学院云南天文台)

 

让大众直观感受到天文学的美妙和壮观

 

日环食发生时太阳中心部分黑暗,我们得以欣赏到边缘绚烂夺目的“金环”;日偏食的看点则在于食甚,即月球中心和太阳中心距离最近的时刻,此时,太阳被“咬掉”的部分最大。那么,想要观测一场精彩的日偏食,除了看直播,还可以有哪些方式?

 

郑捷表示,因为不能直视太阳,因此只要做好保护眼睛的减光措施就可以直接观测。使用加上巴德膜等滤光装置的望远镜,亦或是日食眼镜,甚至普通的黑色玻璃片都可以达到观测的效果。

 

日食直播可以让大众直观地感受到天文学的美妙和壮观,除了科普意义外,观测日食也有重要的科学价值。郑捷介绍,天体物理学有一个重要分支——太阳物理学,就是用物理方法研究太阳的本质和演化,通过望远镜或数字模拟、计算等手段观测研究太阳的各种现象,包括太阳的活动规律及如何进行预报。

 

我国太阳物理学的研究最早可追溯到20世纪20年代天文学家高平子在青岛观象台对太阳黑子的观测。改革开放以来,我国开始发展自己的太阳望远镜,先后建成了南京大学太阳塔(1979年),北京怀柔太阳磁场望远镜(1985年),云南天文台抚仙湖1米新真空太阳望远镜(2014年)。进入新世纪,我国太阳物理学已跻身世界前列,尤其在认知太阳磁场性质、低层大气精细结构和动力学以及太阳爆发活动形成机理等方面取得了突出进步。(本文与“科学加”客户端合作,记者 吉菁菁 || 责任编辑 王小宁)