地球概論結(jié)課論文：日食的觀測(cè)

1、目 錄日食的概念日食的定義日食的種類日食的過(guò)程日食的原因日食的原因日食的條件日食的觀測(cè)食限和食季我過(guò)對(duì)日食的觀測(cè)日食前觀測(cè)的準(zhǔn)備日食的安全觀測(cè)觀測(cè)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(yùn)行至太陽(yáng)與地球之間時(shí)發(fā)生。這時(shí)，對(duì)地球上的部分地區(qū)來(lái)說(shuō)，月球位于太陽(yáng)前方，因此來(lái)自太陽(yáng)的部分或全部光線被擋住，因此看起來(lái)好像是太陽(yáng)的一部分或全部消失了。日食只在朔，即月球與太陽(yáng)呈現(xiàn)合的狀態(tài)時(shí)發(fā)生。第二節(jié) 日食的種類日食是相當(dāng)罕見(jiàn)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(yáng)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(duì)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(gè)太陽(yáng)。太陽(yáng)光球完全被月亮遮住，原本明亮的太陽(yáng)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(shí)才可能用肉眼觀測(cè)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(diǎn)時(shí)發(fā)生，此時(shí)月球的本影錐長(zhǎng)度較月地之間距離長(zhǎng)，本影錐才能掃到地球表面。由于太陽(yáng)的實(shí)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(jiàn)到，因?yàn)樵铝恋谋居皩?duì)太陽(yáng)來(lái)說(shuō)只是一個(gè)小點(diǎn)。日偏食：中國(guó)史書上稱“日

3、有食之，不盡如勾”，造成日偏食的原因是因?yàn)橛^測(cè)者落在月球的半影區(qū)中，觀測(cè)者會(huì)看見(jiàn)一部分的太陽(yáng)被月球的陰影遮蓋，但另一部分仍繼續(xù)發(fā)光。太陽(yáng)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(yáng)被月球遮蓋的最大直徑）來(lái)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?yàn)樵虑蚺c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(diǎn)時(shí)，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(zhǎng)出的偽本影錐。此時(shí)月球的視直徑略小于太陽(yáng)。因此，這時(shí)太陽(yáng)邊緣的光球仍可見(jiàn)，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(jiàn)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(zhǎng)度很接近的情形下。由于地球?yàn)榍蝮w之關(guān)系，而本影影錐接觸地球時(shí)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(shí)，隨著地月之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，會(huì)先后出現(xiàn)環(huán)食全食環(huán)食，當(dāng)然，對(duì)于某一個(gè)具體的地點(diǎn)來(lái)說(shuō)，在一次日食過(guò)程中是不會(huì)同時(shí)看到全食和環(huán)食的。 第二章 日食的過(guò)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(shí)從某一點(diǎn)開(kāi)始，然后沿著日食帶在

5、日沒(méi)時(shí)結(jié)束。從開(kāi)始點(diǎn)到結(jié)束點(diǎn)大約繞地球半圈。 一次日全食的過(guò)程可以包括以下五個(gè)時(shí)期：初虧、食既、食甚、生光、復(fù)圓。初虧：月球相對(duì)太陽(yáng)逐日自西向東移動(dòng)，日食發(fā)生時(shí)如人面向太陽(yáng)，月球必從右向左（或說(shuō)自西向東）遮去太陽(yáng)。月球本影錐開(kāi)始觸及觀測(cè)地之時(shí)稱為初虧，觀測(cè)效應(yīng)是月球圓面與太陽(yáng)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(lái)越大，當(dāng)日面最后一絲光芒消失之時(shí)，月球圓面與太陽(yáng)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(kāi)始，這一時(shí)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(shí)刻，這時(shí)天空最暗。生光：月球繼續(xù)向東

6、運(yùn)動(dòng)，直到月球圓面與太陽(yáng)圓面第三次相切（月面右邊緣與日面右邊緣內(nèi)切），這一時(shí)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(yùn)動(dòng)，月球圓面與太陽(yáng)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(gè)日食過(guò)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(yùn)行至一個(gè)特別的位置，太陽(yáng)、月亮及地球會(huì)連成一線，這時(shí)月亮將遮掩太陽(yáng)的光芒，在地球上投下陰影，在陰影的不同區(qū)域，可觀測(cè)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(yáng)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(yáng)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(jiàn)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(huì)在地球上同時(shí)被看到。 圖1給出了日食形成的示意圖。圖中實(shí)線表示太陽(yáng)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(yáng)發(fā)光表面，只能看到太陽(yáng)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(cè)者分別能看到太陽(yáng)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(yáng)的距離是時(shí)時(shí)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(shí)，若發(fā)生了日食，就相當(dāng)于圖2所描繪的情形。這時(shí)地面上的C區(qū)里的人看不到太陽(yáng)表面的中間部分，只能看到一個(gè)環(huán)形的太陽(yáng)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(diǎn)，從K點(diǎn)到月球的涂成黑色的部分稱為本影，K點(diǎn)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(shí)，地球表面正位于K點(diǎn)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(gè)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(diǎn)條件：日月相合于黃白交點(diǎn)或其附近。第四章 日食的觀測(cè)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(diǎn)或其附近。這個(gè)“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(shí)間，它是同食限相聯(lián)系的。食季的長(zhǎng)短主要取決于食限的大小。第二節(jié) 我國(guó)對(duì)日食的觀測(cè)中國(guó)日食觀測(cè)歷史久遠(yuǎn)，日全食觀測(cè)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(guó)關(guān)于日食的記錄有1000多條。中國(guó)8次日全食1907年日全食在河西走廊至黑龍江一帶可見(jiàn)，但沒(méi)有留下觀測(cè)記錄；1936年，日全食在中蘇邊境可見(jiàn)，成功拍攝了日冕照片和日食影片；1941年日全食帶橫跨中國(guó)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(jiàn)，但并未留下太多觀測(cè)記錄。1968年9月22日，我國(guó)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(cè)，取得了重要資料。1980年2月16日，云南、貴州等地可見(jiàn)日全食。1997年黑龍江漠河日全食觀測(cè)。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(guó)東西，最長(zhǎng)可超過(guò)6分鐘。據(jù)了解,云南地區(qū)觀測(cè)此次日食的時(shí)間為7月22日早上8點(diǎn)左右10時(shí)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(duì)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(guò)程。據(jù)預(yù)測(cè),德欽初虧(日偏食開(kāi)始)時(shí)間為8點(diǎn)03分23秒,食既(日全食開(kāi)始)時(shí)間為9點(diǎn)04分24秒,食甚(日食中心時(shí)刻,即月球中心距離太陽(yáng)中心最近時(shí)間)時(shí)間為9點(diǎn)06分28秒,生光(日全食結(jié)束)時(shí)間為9點(diǎn)08分31秒,復(fù)圓(日偏食

12、結(jié)束)時(shí)間為10點(diǎn)17分24秒。昆明能觀測(cè)到日食的時(shí)間為8點(diǎn)03分到10點(diǎn)22分,食甚時(shí)間為9點(diǎn)09分,食甚時(shí)食分為0.88,也就是說(shuō)食甚時(shí)太陽(yáng)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(kāi)始,經(jīng)過(guò)印度、尼泊爾東南端、孟加拉國(guó)極北端、錫金、不丹、緬甸極北端、中國(guó)、太平洋西部,在大洋洲東部結(jié)束。我國(guó)境內(nèi)是最佳觀測(cè)地,從初虧至復(fù)圓長(zhǎng)達(dá)3小時(shí)40分鐘,我國(guó)可完美欣賞到持續(xù)時(shí)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(guò)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(zhǎng)江流域,有些城市可以觀看到日全食的時(shí)間將持續(xù)6分鐘,預(yù)計(jì)

13、我國(guó)有3億人可以看到。第三節(jié) 觀測(cè)日食前的準(zhǔn)備做好觀測(cè)前的準(zhǔn)備十分必要，獨(dú)自一人觀看時(shí)更需如此。除準(zhǔn)備好合適的濾光片外，首先需取得觀測(cè)地日食過(guò)程各特征時(shí)刻盡可能正確的預(yù)報(bào)值。其次，最好在觀測(cè)當(dāng)天日食發(fā)生前校對(duì)好您的表或鐘，這對(duì)及時(shí)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(cè)作為一大奇觀之一，越來(lái)越多的人熱衷于對(duì)日食的觀測(cè)，然而又由于對(duì)日食觀測(cè)的半知半解而采用錯(cuò)誤辦法，是結(jié)果適得其反。在進(jìn)行日食觀測(cè)時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：1.不可直接看太陽(yáng)：刺眼陽(yáng)光會(huì)對(duì)眼睛造成極大傷害，還會(huì)引發(fā)噴嚏，不安全也會(huì)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(huì)對(duì)眼睛造成極大傷害。3.不可不減光用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)：直接使用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)會(huì)對(duì)人眼造成直接傷害，甚至導(dǎo)致永久失明。4.不可長(zhǎng)時(shí)間用墨汁水盆觀測(cè)：照度計(jì)實(shí)驗(yàn)證明墨汁的減光作用并不明顯，水面反射的陽(yáng)光同樣會(huì)灼傷人眼。5.不可長(zhǎng)時(shí)間用軟盤芯減光觀測(cè)，短時(shí)間內(nèi)觀測(cè)問(wèn)題不大，軟盤芯不能過(guò)濾紅外線，看久了勢(shì)必傷害眼球。6.目鏡端減光鏡很容易被聚焦后的陽(yáng)光照壞。某些廉價(jià)的望遠(yuǎn)鏡在目鏡端可附加太陽(yáng)濾鏡用來(lái)觀測(cè)也是不安全的，這些減光的太陽(yáng)濾鏡會(huì)因陽(yáng)光聚焦變熱而隨時(shí)爆裂，觀測(cè)者的視網(wǎng)膜會(huì)在迅雷不及掩耳的情況下受到傷害。減光觀測(cè)：觀看日全食，在物鏡端加裝濾光膜或減光光柵，減弱太陽(yáng)光，使它不至燒傷眼

15、睛。 投影觀測(cè)：不減光，用望遠(yuǎn)鏡成像，通過(guò)目鏡端投射到墻壁、投影板上。小孔成像：用一個(gè)帶有小孔的板遮擋在屏幕與物之間，屏幕上就會(huì)形成物的倒像，我們把這樣的現(xiàn)象叫小孔成像。前后移動(dòng)中間的板，像的大小也會(huì)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(cè)日食的意義自古以來(lái)，日食就吸引著人們的注意，許多國(guó)家早就對(duì)日食進(jìn)行長(zhǎng)期的觀測(cè)，我國(guó)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(duì)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(duì)日食的觀測(cè)研究才得到不斷的發(fā)展和提高。通過(guò)對(duì)日食的觀測(cè)研究，科學(xué)家可以知道太陽(yáng)的物理狀態(tài)和化學(xué)組成日全

16、食時(shí)，月亮擋住了太陽(yáng)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(shí)機(jī)、特定的條件下，觀測(cè)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(yáng)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(cè)中，法國(guó)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(gè)元素一直在過(guò)了二十多年之后，才由英國(guó)的化學(xué)家雷姆素在地球上找到。日食可以為研究太陽(yáng)和地球的關(guān)系提供良好的機(jī)會(huì)太陽(yáng)和地球有著極為密切的關(guān)系。當(dāng)太陽(yáng)上產(chǎn)生強(qiáng)烈的活動(dòng)時(shí)，它所發(fā)出的遠(yuǎn)紫外線、X 射線、微粒輻射等都會(huì)增強(qiáng)，能使地球的磁場(chǎng)、電離層發(fā)生擾動(dòng)，并產(chǎn)生一系列的地球物理效應(yīng)

17、，如磁暴、極光擾動(dòng)、短波通訊中斷等。在日全食時(shí)，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(shí)進(jìn)行各種有關(guān)的地球物理效應(yīng)的觀測(cè)和研究具有一定的實(shí)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(guò)日食現(xiàn)象進(jìn)行斷代研究和歷史考證通過(guò)對(duì)古代日食記錄的研究（特別是中國(guó)有著詳實(shí)的古代天象記錄），來(lái)推算地球自轉(zhuǎn)的長(zhǎng)期變化問(wèn)題。舉例：夏商周斷代工程中對(duì)“周懿王元年天再旦”等重要節(jié)點(diǎn)年代的天文學(xué)認(rèn)定。另外： 通過(guò)日食觀測(cè)研究，可以測(cè)定星光從太陽(yáng)附近通過(guò)時(shí)的彎曲，從而檢驗(yàn)廣義相對(duì)論，可以研究引力的性質(zhì)等等。 利用日全食的機(jī)會(huì)，可以尋找近日星和水星軌道以內(nèi)的行星； 此外，日

18、食對(duì)研究日食發(fā)生時(shí)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(guó)對(duì)日食的觀測(cè)項(xiàng)目也不斷增多，而且觀測(cè)的手段也從地面觀測(cè)發(fā)展到高空甚至地球大氣外觀測(cè)，并使用飛機(jī)、氣球、火箭、人造衛(wèi)星等手段。有的國(guó)家甚至利用最新科學(xué)成就模擬日全食進(jìn)行觀測(cè)，例如1975年7月15日美國(guó)“阿波羅號(hào)”和蘇聯(lián)“聯(lián)盟號(hào)”宇宙飛船對(duì)接，其后“阿波羅號(hào)”飛船模擬月球，擋住太陽(yáng)的光芒，由“聯(lián)盟號(hào)”上的宇航員進(jìn)行“日全食”的觀測(cè)。我們有理由相信，在未來(lái)的不久，我們會(huì)對(duì)日食的觀測(cè)有更深的了解。邵陽(yáng)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書年級(jí)專業(yè)11地理科學(xué) 學(xué)生姓名祖可燚學(xué) 號(hào)1141004013題目名稱日食的觀測(cè)設(shè)計(jì)時(shí)間

19、2012-1-2課程名稱地球概論課程編號(hào)設(shè)計(jì)地點(diǎn)邵陽(yáng)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）目的通過(guò)本課程設(shè)計(jì)，使得學(xué)生熟悉和掌握地球概論相關(guān)知識(shí)。培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)的能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)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(yè)2、地理專業(yè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室、學(xué)生自身已掌握的相關(guān)的地球概論知識(shí)、老師精心指導(dǎo)。任務(wù)和要求1、通過(guò)課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生對(duì)地球概論基本理論知識(shí)有全面了解和掌握。 2、以地球概論的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)為基本觀點(diǎn)為論點(diǎn)展開(kāi)論證，論據(jù)充分、觀點(diǎn)明確。 3、各自獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)指導(dǎo)書規(guī)定的全部任務(wù)，并按設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，規(guī)范排版。 4、必須準(zhǔn)時(shí)上交課程設(shè)計(jì)報(bào)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