4月8日的日全食将使北美各地的幸运观众有机会看到罕见而壮观的事物。这将是自1991年以来在墨西哥和加拿大自1979年以来首次可见的日全食。美国大陆在20年内不会再看到另一个。
当日食路径内和附近的人们查看天气报告并获得安全的观察眼镜时，科学家们也在做好准备。过去和现在的日食不仅仅是看到令人难以置信的景象的机会。一代又一代的研究人员用它们来研究从太阳本身到宇宙结构的各种现象。
华盛顿大学天文学副教授艾米丽·莱维斯克（Emily Levesque）是研究恒星的专家，尤其是那些比太阳更大、更猛烈、寿命更短的恒星。Levesque还是观测天文学史的作家和讲师。她的著作《最后的观星者：天文学消失的探险家的持久故事》于 2020 年出版，她拍摄的系列讲座《天文学的伟大英雄和发现》可在 Wondrium 上找到。
威斯康星大学新闻与莱维斯克坐下来谈论过去和现在的科学家从日食中学到的一些东西。
为什么日全食对科学家来说如此重大？
艾米丽·莱维斯克（Emily Levesque）： 在日全食中，太阳被月亮完美地覆盖。这使我们能够看到和测量通常被太阳令人难以置信的明亮表面阻挡的物体。一旦你去除了强烈的光线，就有可能进行很多伟大的观察。
日食使什么样的观测成为可能？
EL： 对于研究太阳物理学的人来说，日全食是直接从地球上观察太阳日冕的最佳机会。日冕是这种白热的等离子体流 – 非常热，高达200万华氏度 – 不断地从太阳的边缘被撕裂，并喷洒在太阳表面上方数千英里的地方。通常，太阳的强光会遮挡日冕。对于任何走在整体路径上的人来说，在月球圆盘完全遮住太阳的那几分钟里，你可以看到日冕的那些错综复杂的细节。这真是太不可思议了。对于科学家来说，这是收集数据的好时机。
你是说那些在日食发生时处于整体路径上的科学家吗？
EL： 是的。但不仅仅是那些碰巧生活在整体路径上或附近的科学家。我有同事是追逐日食的先驱。我听说过他们在世界各地探险观察日食的精彩故事，比如试图在挪威北部看到日食——他们必须在那里接受北极熊安全培训——或者前往法属波利尼西亚的一个小环礁塔塔科托。平均每18个月发生一次日全食，但地球表面的绝大部分都是水。因此，他们周游世界，随时随地进行测量。
在这些旅行中，天文学家可以进行什么样的测量？
EL： 这些观测者不需要巨大的望远镜。但是他们需要望远镜，上面有很多花哨的设备——比如一个花哨的数码相机，而不是一个目镜。或者带光谱仪的望远镜。光谱仪是一种可以捕获光并按颜色分离的设备。研究人员可以分析数据以找出日冕的化学成分。日冕是一个非常复杂的结构。它受到太阳磁场、自转和许多其他因素的影响。关于日冕以及它如何影响太阳耀斑等现象，还有很多不为人知的地方，这些现象会干扰我们的卫星和通信。
撇开日冕不谈，科学家们还用日食来研究什么？
EL： 一个奇怪而臭名昭著的例子是，科学家在日食期间测试并证明了爱因斯坦的一个理论。爱因斯坦的相对论解释了空间和时间与引力之间的关系。今天，你经常会听到人们谈论时空——空间和时间之间密不可分的联系，是宇宙的结构。如果你把时空想象成一张平板，爱因斯坦的理论是，如果你给它加重力——尤其是大量的重力——那张纸就会变得弯曲，就像你把一个保龄球扔在那张纸上一样。
爱因斯坦的理论指出，对于像太阳这样巨大的物体，它周围的时空应该稍微弯曲一点——这应该会弯曲来自太阳附近的其他恒星的光的路径。爱因斯坦在 1915 年用一些神奇而美丽的数学发表了这一理论。他还想象了这个华丽的实验，通过在光线靠近太阳的恒星日食期间进行观察来证明这一点。太阳应该稍微弯曲一下光线，这将使它们的位置看起来非常轻微地移动。通常，不可能看到这些恒星并测量它们的位置。但是，您可以在日食期间这样做，当太阳完全被遮盖时。
爱因斯坦有没有完成这个实验？
EL： 不，但他的理论导致了科学家之间的国际合作，利用日食来测试相对论。这真是太神奇了，因为这是在第一次世界大战期间和之后发生的。由于日食期间的天气条件和政治冲突，有一些尝试失败了。但最终，在1919年的一次日食中，一位名叫亚瑟·爱丁顿爵士的英国科学家领导了一个团队，在那几分钟内进行了正确的测量——测量那些相对于地球最接近太阳的恒星——并证明爱因斯坦是正确的！
你对任何走在整体道路上的人有什么建议？
EL： 玩得开心，注意安全——尤其是在整体之前看太阳之前，请确保您有来自信誉良好的来源的观察眼镜。如果您附近有天文俱乐部，或者有天文俱乐部的大学或学院，看看他们是否正在举办观看活动并加入他们。但即使对于那些不在整体道路上的人来说，也会有很多东西要看——同样，使用安全且信誉良好的观察眼镜。从西雅图出发，大约20%的太阳将被遮挡。看起来就像有人咬了一口。这是一个不可思议的事件！
欲了解更多信息，请致电 [email protected] 联系 Levesque。
新闻旨在传播有益信息，英文版原文来自https://www.washington.edu/news/2024/04/04/qa-eclipse/