书城科普奇妙的日食与月食现象
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第34章 日食效应

利用日食,尤其是日全食的特殊环境条件,可以进行很多方面的科学研究。

首先是太阳色球和日冕及太阳活动的光学观测研究,虽然现在有专业的大型太阳望远镜、色球望远镜、日冕仪以及太空观测台可以进行这方面的经常性观测,但不能完全取代日食时的观测。本书后面将详述用小型仪器容易进行的观测研究。这里仅简介其他方面的观测研究情况。例如,在太阳射电的观测研究中,小型射电望远镜利用日食过程提高了空间分辨率,可以研究太阳在射电波段的临边增亮和活动区的性质。

很多证据表明,地球气候在过去5000年间发生了重大变化,按照全球气候的数学模型,太阳的光度变化1%~2%就会对气候有很大影响,前面谈到,卫星携带优良仪器在准确地测定太阳总辐照(因而光度)的变化。不过。还有一种间接方法,美国的索菲娅(S Sofia)等推算,太阳光度减小1%应导致太阳(角)半径减小0.72角秒。1836~1953年检测出太阳的水平直径和垂直直径分别有2.25角秒/世纪和0.75角秒/世纪速率的长期减小;而从13次水星凌日时间观测却得出,太阳直径减小速率小于0.3角秒/世纪;从测量日全食的月球本影带南北界限(就是让本影边界附近的观测者报告是否看到日全食)可以相当准确地推算出半径,从1715年5月3日和1976年10月23日的日全食得出太阳半径减小0.34角秒(误差±0.2角秒),这相当于太阳光度减小0.5%和地球气候变冷,而实际上却是变暖,看来,情况实在复杂,有待更巧妙的观测技术。

测定日食的日轮与月球各相切时刻和方位,可以检验预报,从而研究月球和地球的运行变化规律。

日食期间,太阳辐照减小,大气温度、气压及湿度都发生相应变化,这种变化也跟当地环境条件有关。

日食还有很多大气效应。1870年的日全食将要开始时,房屋的外墙出现奇特的飘动波纹——“影带”。气象学家一直在观测这种影带,以研究低层大气的变化。不过,影带的宽度、间隔、速度和反差在不同日全食的表现不同,跟温差和风速等有关,很难建立综合理论。2001年6月21日的日全食时,观测者专门在地上布置白布,用摄像机拍摄下这种变幻现象的过程。但2006年3月29日的日全食观测到魔幻的影带更复杂。

日食期间,不同天区的天光亮度、颜色和偏振也是变化的,例如,天顶呈蓝色,地平呈红色,观测结果可以进行很好的理论解释。

日全食的电离层效应是很显著的。日全食期间,E层的离子总浓度下降50%;F层下部降30%以上;电子浓度减少30%,温度降20%,变化是很快的。从1997年3月9日的观测得出,200千米以下电离层(E层和F1层)完全受日食控制,往上受控制减弱。日全食期间臭氧的柱总量有些减少,近地面浓度减少较明显。

日全食对地磁场有影响,尤其月球本影带的磁扰更为显著。日全食也影响地面大气电场。

有的学者作了日食的生物“实验”,例如,1954年6月22日波兰发生日全食,志愿队的观察得出,哺乳动物(如狗、猫)不受日食影响,鸟类显露焦虑迹象,尤其是全食带的云雀和麻雀停止鸣叫,昆虫的日食反应更明显,蜜蜂回巢,飞蛾出现,蝴蝶停歇在草地上,这些结果得到1961年2月15日等多次日全食观察证实。

西方的“月文化”

在中国人眼中月亮代表美好和团聚,在西方人的眼中有时却代表自私、狂躁或是邪恶。

凡·高是法国著名印象派画家,他激情创作出的《星月夜》,曾给世人带来许多的纷争。在100多年的争论中,人们一直为右上角那个圆球到底是太阳还是月亮的争论没有结果。美国西南得州大学的天文学家纳德·奥尔森经过多年的研究,坚定不移地确认图中的圆球绝对是月亮。凡·高创作的画均有些怪异。这幅画寓意黑暗越来越多的来临,是当时他心境的写照。

古印度传说中,就有月神苏摩为了抢夺别人家的妻子,不惜掀起一场神界大战,这种自私的疯狂和残酷,就连印度信奉的大地女神也为之震惊。

莎士比亚在其名著《仲夏夜之梦》中更是将月神这个自私、狂躁的形象描绘得绘声绘色:“执掌潮汐的月亮,因为再也听不见夜间颂神的歌声,气得脸孔发白,在空气中播满了湿气,人一沾染上就要害风湿症。”西方人自古就认为精神错乱与月亮盈亏相关,就连英文里面的疯子“lunatic”这个字,也是从拉丁文“lu-na”(月亮)演变而来的。2005年,在伦敦召开的世界神经病学大会上,曾以许多病案加以证认。像美国的医学专家声称接受研究的一名51岁的男性病人患有癫痫症,但只有在满月时才会发作,据科学家估计是月亮引力的微妙改变,可能在某种方面触动了癫痫症的发作。在西方月亮文化中也有表现温馨的话题。例如:俄罗斯著名画家伊凡·尼古拉耶维奇·克拉姆斯柯依(1837-1887)创作的油画《月夜》,在美术史上誉为“爱情诗”的油画。他以俄罗斯的民族艺术风情,叙述了一个美丽的故事。画家用银灰色调渲染了夏夜的恬静,没有微风,参天的菩提树显得神秘幽邃,夜色中的蔷薇花散发着清香。这样的时刻,一个穿白色衣裙的美女,独坐池塘边的长椅上,她面前的池塘中漂浮着睡莲积菖蒲,一轮明月倒映在水中。人物与环境处理得十分和谐,迷蒙的月光洒满林中,恍若仙境,令人向往,使人陶醉。当每个驻足观看此画人,不由自主地被那人物美、环境美、月夜美所触动,这是一幅以画笔描述的爱情诗的温馨画卷。