地球概論結(jié)課論文：日食的觀測

1、目 錄日食的概念日食的定義日食的種類日食的過程日食的原因日食的原因日食的條件日食的觀測食限和食季我過對日食的觀測日食前觀測的準(zhǔn)備日食的安全觀測觀測日食的意義日食的概念第一節(jié) 日食的定義 日食，又作日蝕，是一種天文現(xiàn)象，只在月球運行至太陽與地球之間時發(fā)生。這時，對地球上的部分地區(qū)來說，月球位于太陽前方，因此來自太陽的部分或全部光線被擋住，因此看起來好像是太陽的一部分或全部消失了。日食只在朔，即月球與太陽呈現(xiàn)合的狀態(tài)時發(fā)生。第二節(jié) 日食的種類日食是相當(dāng)罕見的現(xiàn)象，日食分為四種，包括日全食、日環(huán)食、日偏食及全環(huán)食。日全食：太陽比月球?qū)?00倍，但離地球也是400倍遠(yuǎn)。 HYPERLINK /zh-c

2、n/%E6%97%A5%E9%A3%9F l _note-2#_note-2 3由于對稱的緣故，月球的暗影，也就是落在地球表面的陰影，寬度正好可以遮住整個太陽。太陽光球完全被月亮遮住，原本明亮的太陽圓盤被黑色的月球陰影遮蓋。然而，也只有在日全食發(fā)生時才可能用肉眼觀測到模糊的 HYPERLINK /zh-cn/%E6%97%A5%E5%86%95 o 日冕 日冕。日全食只在月球位于近地點時發(fā)生，此時月球的本影錐長度較月地之間距離長，本影錐才能掃到地球表面。由于太陽的實際體積比月球大很多，所以日全食通常只能在地球上一塊非常小的區(qū)域見到，因為月亮的本影對太陽來說只是一個小點。日偏食：中國史書上稱“日

3、有食之，不盡如勾”，造成日偏食的原因是因為觀測者落在月球的半影區(qū)中，觀測者會看見一部分的太陽被月球的陰影遮蓋，但另一部分仍繼續(xù)發(fā)光。太陽和月球只有部分重合，依據(jù)兩者中心的視距離遠(yuǎn)近（太陽被月球遮蓋的最大直徑）來衡量食的大小。通常日偏食是伴隨著其他食相發(fā)生，如日全食或日環(huán)食或日全環(huán)食。但某些日食只可能是日偏食（不伴隨其他食相），因為月球與地球的距離太遠(yuǎn)，只有半影碰到地球表面。 日環(huán)食：當(dāng)月球處于遠(yuǎn)地點時，月球的本影錐不能到達(dá)地球；到達(dá)地球的是由本影錐延長出的偽本影錐。此時月球的視直徑略小于太陽。因此，這時太陽邊緣的光球仍可見，形成一環(huán)繞在月球陰影周圍的亮環(huán)。（在環(huán)食區(qū)之外，所見的食相是偏食）全環(huán)

4、食：全環(huán)食只發(fā)生在地球表面與月球本影尖端非常接近，或月球與地球表面的距離和月本影的長度很接近的情形下。由于地球為球體之關(guān)系，而本影影錐接觸地球時為日全食（常為在食帶中間），在食帶兩端由于影錐未能接觸地球，致只能有偽本影到達(dá)地球之下，所看到的是日環(huán)食。所以，當(dāng)全環(huán)食發(fā)生時，隨著地月之間的相對運動，會先后出現(xiàn)環(huán)食全食環(huán)食，當(dāng)然，對于某一個具體的地點來說，在一次日食過程中是不會同時看到全食和環(huán)食的。 第二章 日食的過程每年日食最多出現(xiàn)5次，如果出現(xiàn)5次，那么一定都是偏食。地球上每年至少有2次日食。在南北極地區(qū)只能看到日偏食。日全食大約1年半發(fā)生一次。每次日食都是在日出時從某一點開始，然后沿著日食帶在

5、日沒時結(jié)束。從開始點到結(jié)束點大約繞地球半圈。 一次日全食的過程可以包括以下五個時期：初虧、食既、食甚、生光、復(fù)圓。初虧：月球相對太陽逐日自西向東移動，日食發(fā)生時如人面向太陽，月球必從右向左（或說自西向東）遮去太陽。月球本影錐開始觸及觀測地之時稱為初虧，觀測效應(yīng)是月球圓面與太陽圓面首次相切（月面左邊緣與日面右邊緣外切），偏食階段始，日面右邊緣先行虧缺。食既：日面被遮部分越來越大，當(dāng)日面最后一絲光芒消失之時，月球圓面與太陽圓面第二次相切（月面左邊緣與日面左邊緣內(nèi)切），全食階段開始，這一時刻稱為食既。食甚：月面中心和日面中心最接近之際稱為食甚, 為日食階段的中心時刻，這時天空最暗。生光：月球繼續(xù)向東

6、運動，直到月球圓面與太陽圓面第三次相切（月面右邊緣與日面右邊緣內(nèi)切），這一時刻稱為生光，全食階段結(jié)束，再次出現(xiàn)偏食。復(fù)圓：隨著月球的運動，月球圓面與太陽圓面第四次相切（月面右邊緣與日面左邊緣外切），這一瞬刻稱為復(fù)圓，整個日食過程結(jié)束。 第三章 日食的原因第一節(jié) 日食形成的原因當(dāng)月球運行至一個特別的位置，太陽、月亮及地球會連成一線，這時月亮將遮掩太陽的光芒，在地球上投下陰影，在陰影的不同區(qū)域，可觀測到不同的日食現(xiàn)象。在月亮的本影區(qū)，即月亮完全遮住太陽的地區(qū)，可以看到日全食，在月亮的半影區(qū)，即月亮部分遮住太陽的地區(qū)，可以看到日偏食，在月亮的偽影區(qū)，即月亮遮住日面中心，但邊緣仍可見的地區(qū)，可以看到日

7、環(huán)食。其中日全食和日環(huán)食不會在地球上同時被看到。 圖1給出了日食形成的示意圖。圖中實線表示太陽邊緣發(fā)出的光照到月球與地球的情況。從圖1可以看到，地面上 圖1日全食、日偏食形成圖 T區(qū)里的人完全看不到太陽發(fā)光表面，只能看到太陽邊緣以外發(fā)生的事情。他們看到的這種現(xiàn)象稱為日全食，存在于月球與地球之間的使他們看到日全食現(xiàn)象的。暗黑區(qū)域稱為本影。位于地球表面上P區(qū)里的觀測者分別能看到太陽發(fā)光表面的上部分和下部分，他們看到的是日偏食，他們看到日偏食的月影為半影。圖2日環(huán)食、日偏食形成圖圖2畫出了與圖1不同的日食情況。地球和月球的軌道都是橢圓形，月球到地球的距離和他們到太陽的距離是時時變化的，當(dāng)月球到地球的

8、距離大于月球到本影錐頂端的距離時，若發(fā)生了日食，就相當(dāng)于圖2所描繪的情形。這時地面上的C區(qū)里的人看不到太陽表面的中間部分，只能看到一個環(huán)形的太陽發(fā)光表面，這種現(xiàn)象稱為日環(huán)食。圖2中K代表本影錐頂點，從K點到月球的涂成黑色的部分稱為本影，K點到地球表面由本影延伸線包圍的涂黑部分稱為偽本影。如果日食發(fā)生時，地球表面正位于K點附近，則在日食期間可以看到日環(huán)食和日全食，這種現(xiàn)象稱為全環(huán)食。第二節(jié) 日食的條件朔望條件：日食必發(fā)生在朔。在一個朔望月內(nèi)，只有逢朔的日期，地球才有可能位于月影所在的方向。交點條件：日月相合于黃白交點或其附近。第四章 日食的觀測第一節(jié) 食限和食季食限：日、月食的發(fā)生，要求日月相合

9、（或想沖）于黃白交點或其附近。這個“附近”有一定的限度，它就是食限。它的大小決定黃白交角的大小、月地距離和日地距離的遠(yuǎn)近。食季：是有可能發(fā)生日、月食的一段時間，它是同食限相聯(lián)系的。食季的長短主要取決于食限的大小。第二節(jié) 我國對日食的觀測中國日食觀測歷史久遠(yuǎn)，日全食觀測技術(shù)和成果不斷取得新的突破。春秋至清末，日食記錄上千條。夏代仲康年代的日食記錄是世界上最早的日食記錄之一。尚書胤征記錄了公元前21世紀(jì)的“仲康日食”，其后，殷商甲骨文中記錄“貞，日有食”，“癸酉貞日夕又食食， HYPERLINK /showpic.html l blogid=661623780100i1aw&url=/origna

10、l/5a18c50fx6ef238d1f567&690 t _blank 唯若”等。而從春秋到清朝末年，中國關(guān)于日食的記錄有1000多條。中國8次日全食1907年日全食在河西走廊至黑龍江一帶可見，但沒有留下觀測記錄；1936年，日全食在中蘇邊境可見，成功拍攝了日冕照片和日食影片；1941年日全食帶橫跨中國腹地，包括新疆、青海、甘肅、陜西、湖北、江西、福建、浙江等。1943年，日全食在東北部分地區(qū)可見，但并未留下太多觀測記錄。1968年9月22日，我國在新疆西部地區(qū)進(jìn)行了一次大規(guī)模日全食綜合觀測，取得了重要資料。1980年2月16日，云南、貴州等地可見日全食。1997年黑龍江漠河日全食觀測。20

11、08年8月1日，新疆、甘肅、陜西等地發(fā)生日全食。2009年7月22日，500年一遇的大日全食奇觀將橫穿我國東西，最長可超過6分鐘。據(jù)了解,云南地區(qū)觀測此次日食的時間為7月22日早上8點左右10時左右。位于滇西的耿馬、滄源、瑞麗等城市是云南地區(qū)最早能看到日食的地方,滇東北的威信、水富相對晚5分鐘左右。此外,云南僅有德欽縣可以看到日全食,其他地區(qū)僅能看到日全食發(fā)生的部分過程。據(jù)預(yù)測,德欽初虧(日偏食開始)時間為8點03分23秒,食既(日全食開始)時間為9點04分24秒,食甚(日食中心時刻,即月球中心距離太陽中心最近時間)時間為9點06分28秒,生光(日全食結(jié)束)時間為9點08分31秒,復(fù)圓(日偏食

12、結(jié)束)時間為10點17分24秒。昆明能觀測到日食的時間為8點03分到10點22分,食甚時間為9點09分,食甚時食分為0.88,也就是說食甚時太陽的88%部分被遮住了。據(jù)了解,此次全球性日全食,全食帶從印度西部開始,經(jīng)過印度、尼泊爾東南端、孟加拉國極北端、錫金、不丹、緬甸極北端、中國、太平洋西部,在大洋洲東部結(jié)束。我國境內(nèi)是最佳觀測地,從初虧至復(fù)圓長達(dá)3小時40分鐘,我國可完美欣賞到持續(xù)時間為6分39秒的日全食。全食帶寬度可達(dá)250公里,自西向東經(jīng)過西藏南部、四川中部、湖北南部、河南南部、安徽南部、江蘇南部、浙江北部和上海等省份,幾乎覆蓋長江流域,有些城市可以觀看到日全食的時間將持續(xù)6分鐘,預(yù)計

13、我國有3億人可以看到。第三節(jié) 觀測日食前的準(zhǔn)備做好觀測前的準(zhǔn)備十分必要，獨自一人觀看時更需如此。除準(zhǔn)備好合適的濾光片外，首先需取得觀測地日食過程各特征時刻盡可能正確的預(yù)報值。其次，最好在觀測當(dāng)天日食發(fā)生前校對好您的表或鐘，這對及時捕捉可能出現(xiàn)的鉆石環(huán)效應(yīng)或貝利珠現(xiàn)象大有好處的。第四節(jié) 日食的安全觀測作為一大奇觀之一，越來越多的人熱衷于對日食的觀測，然而又由于對日食觀測的半知半解而采用錯誤辦法，是結(jié)果適得其反。在進(jìn)行日食觀測時應(yīng)注意以下事項：1.不可直接看太陽：刺眼陽光會對眼睛造成極大傷害，還會引發(fā)噴嚏，不安全也會影響別人健康。2.不可使用墨鏡或茶色玻璃：墨鏡或茶色玻璃并不具有濾光作用，如果使用

14、墨鏡或茶色玻璃觀看日食，會對眼睛造成極大傷害。3.不可不減光用望遠(yuǎn)鏡觀測：直接使用望遠(yuǎn)鏡觀測會對人眼造成直接傷害，甚至導(dǎo)致永久失明。4.不可長時間用墨汁水盆觀測：照度計實驗證明墨汁的減光作用并不明顯，水面反射的陽光同樣會灼傷人眼。5.不可長時間用軟盤芯減光觀測，短時間內(nèi)觀測問題不大，軟盤芯不能過濾紅外線，看久了勢必傷害眼球。6.目鏡端減光鏡很容易被聚焦后的陽光照壞。某些廉價的望遠(yuǎn)鏡在目鏡端可附加太陽濾鏡用來觀測也是不安全的，這些減光的太陽濾鏡會因陽光聚焦變熱而隨時爆裂，觀測者的視網(wǎng)膜會在迅雷不及掩耳的情況下受到傷害。減光觀測：觀看日全食，在物鏡端加裝濾光膜或減光光柵，減弱太陽光，使它不至燒傷眼

15、睛。 投影觀測：不減光，用望遠(yuǎn)鏡成像，通過目鏡端投射到墻壁、投影板上。小孔成像：用一個帶有小孔的板遮擋在屏幕與物之間，屏幕上就會形成物的倒像，我們把這樣的現(xiàn)象叫小孔成像。前后移動中間的板，像的大小也會隨之發(fā)生變化。這種現(xiàn)象反映光線直線傳播的性質(zhì)。第五節(jié) 觀測日食的意義自古以來，日食就吸引著人們的注意，許多國家早就對日食進(jìn)行長期的觀測，我國還保存有世界上最古老、最系統(tǒng)的日食記錄。但是由于科學(xué)水平的限制，在中世紀(jì)以前還談不上對日食進(jìn)行科學(xué)的研究。直到16世紀(jì)中葉，由于天文學(xué)和其他學(xué)科的發(fā)展，人們對日食的觀測研究才得到不斷的發(fā)展和提高。通過對日食的觀測研究，科學(xué)家可以知道太陽的物理狀態(tài)和化學(xué)組成日全

16、食時，月亮擋住了太陽的光球圓面，在漆黑的天空背景上，相繼顯現(xiàn)出紅色的色球和銀白色的日冕，科學(xué)工作者可以在這一特定的時機(jī)、特定的條件下，觀測色球和日冕，并拍攝色球、日冕的照片和光譜圖，從而研究有關(guān)太陽的物理狀態(tài)和化學(xué)組成。例如在1868年8月18日的日全食觀測中，法國的天文學(xué)家讓桑拍攝了日餌的光譜，發(fā)現(xiàn)了一種新的元素“氦”，這個元素一直在過了二十多年之后，才由英國的化學(xué)家雷姆素在地球上找到。日食可以為研究太陽和地球的關(guān)系提供良好的機(jī)會太陽和地球有著極為密切的關(guān)系。當(dāng)太陽上產(chǎn)生強(qiáng)烈的活動時，它所發(fā)出的遠(yuǎn)紫外線、X 射線、微粒輻射等都會增強(qiáng)，能使地球的磁場、電離層發(fā)生擾動，并產(chǎn)生一系列的地球物理效應(yīng)

17、，如磁暴、極光擾動、短波通訊中斷等。在日全食時，由于月亮逐漸遮掩日面上的各種輻射源，從而引起各種地球物理現(xiàn)象發(fā)生變化，因此日全食時進(jìn)行各種有關(guān)的地球物理效應(yīng)的觀測和研究具有一定的實際意義，并且已成為日全食觀察研究中的重要內(nèi)容之一。通過日食現(xiàn)象進(jìn)行斷代研究和歷史考證通過對古代日食記錄的研究（特別是中國有著詳實的古代天象記錄），來推算地球自轉(zhuǎn)的長期變化問題。舉例：夏商周斷代工程中對“周懿王元年天再旦”等重要節(jié)點年代的天文學(xué)認(rèn)定。另外： 通過日食觀測研究，可以測定星光從太陽附近通過時的彎曲，從而檢驗廣義相對論，可以研究引力的性質(zhì)等等。 利用日全食的機(jī)會，可以尋找近日星和水星軌道以內(nèi)的行星； 此外，日

18、食對研究日食發(fā)生時的氣象變化、生物反應(yīng)等都有一定的意義。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，世界各國對日食的觀測項目也不斷增多，而且觀測的手段也從地面觀測發(fā)展到高空甚至地球大氣外觀測，并使用飛機(jī)、氣球、火箭、人造衛(wèi)星等手段。有的國家甚至利用最新科學(xué)成就模擬日全食進(jìn)行觀測，例如1975年7月15日美國“阿波羅號”和蘇聯(lián)“聯(lián)盟號”宇宙飛船對接，其后“阿波羅號”飛船模擬月球，擋住太陽的光芒，由“聯(lián)盟號”上的宇航員進(jìn)行“日全食”的觀測。我們有理由相信，在未來的不久，我們會對日食的觀測有更深的了解。邵陽學(xué)院課程設(shè)計（論文）任務(wù)書年級專業(yè)11地理科學(xué) 學(xué)生姓名祖可燚學(xué) 號1141004013題目名稱日食的觀測設(shè)計時間

19、2012-1-2課程名稱地球概論課程編號設(shè)計地點邵陽學(xué)院課程設(shè)計（論文）目的通過本課程設(shè)計，使得學(xué)生熟悉和掌握地球概論相關(guān)知識。培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識的能力，同時培養(yǎng)學(xué)生獨立分析和解決實際問題的能力。培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，在前人思想或觀念的基礎(chǔ)上再創(chuàng)新。已知技術(shù)參數(shù)和條件教學(xué)書、圖書館藏書、相關(guān)網(wǎng)頁2、地理專業(yè)系統(tǒng)實驗室、學(xué)生自身已掌握的相關(guān)的地球概論知識、老師精心指導(dǎo)。任務(wù)和要求1、通過課程設(shè)計，要求學(xué)生對地球概論基本理論知識有全面了解和掌握。 2、以地球概論的相關(guān)知識點為基本觀點為論點展開論證，論據(jù)充分、觀點明確。 3、各自獨立完成課程設(shè)計任務(wù)指導(dǎo)書規(guī)定的全部任務(wù)，并按設(shè)計任務(wù)書的要求進(jìn)行設(shè)計，規(guī)范排版。 4、必須準(zhǔn)時上交課程設(shè)計報告書。注：1此表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)系、教研室審批，指導(dǎo)教師、學(xué)生