20世纪中国日全食观测小史

2009-07-16 14:13:50 来源: 网易探索
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日全食是地球上最壮观的天象。2008年8月1日和2009年7月22日,中国连续发生两次日全食,机会难得,我国大部分地区可见偏食。本文将引领读者了解20世纪国人对日全食的观测史。

  • 1. 你可能的印象

谈起日食,很多人都会有印象,比如很多朋友会兴奋地回忆起小学时候看到日(全)食的情景,熏玻璃,戴墨镜什么的。实际上,大多数人的记忆并不是看到日全食,而是日偏食。为什么这么说呢?

20世纪在中国共发生过7次日全食,分别是


因此,对一般人而言,日全食的经历还是很少见的,大部分只是日偏食,或者说是日食的偏食带。因为日全食全食带很长但很窄,一般长度近万公里而宽度只有200公里(2008奥运日全食全食带宽度有400公里)。虽然全球平均一年半就会发生一次日全食,但对于同一地点来说,平均四五百年才能看到一次,难怪会有那么多的痴迷者追逐日全食的脚步不远万里去欣赏全食发生时天昏地暗,惊心动魄的瞬间。

20世纪中国日全食的观测,是随着中国现代天文学成长起步的。中国传统的天文机构钦天监在明清时期已经大为懈怠,由于疏于观测和钻研,明朝末期的历法已经很不准确,日月食预报经常发生失误,当时正值西方传教士携来哥白尼、第谷、开普勒天文学,遂发生中西方天文学的交流。这份成果为清朝所继承,但交流很快就中断,清朝的钦天监利用新的技术方法,继续从事传统的吉凶预测,文艺复兴时期的天文学在中国仅仅是昙花一现,以至于清末的钦天监连日、月食都懒得观测,只是将预报时间抄报上去而已。

1907年的日全食虽然在河西走廊、内蒙(此时外蒙仍属于中国(清朝)的统治之下)、黑龙江可见,但未见记载。因此20世纪中国日全食的观测史只能从1936年讲起。

  • 2. 1936年,中国天文学会首次出征日全食

辛亥革命之后,中国天文学会在北京中央观象台(即今天北京建国门古观象台)成立,以”求专门天文学之进步及通俗天文学之普及”为宗旨,开展天文学研究及普及活动。由于1936年及1941年中国可见日全食,中国天文学会于1934年发起组织日食观测委员会。1936年6月19日的日全食虽在中苏边境可见,但当时来说尚不具备观测所需的交通等条件,因此中国派出两支队伍出国观测,一支赴日本北海道,一支赴苏联伯力(位于黑龙江、乌苏里江汇合口东岸),后者因阴天观测失败,前者获得成功,但两队都获得丰富的经验,对1941年日食观测起了很大作用。

北海道观测队由天文研究所所长余青松领队,队员有陈遵妫、魏学仁、邹仪新、沈睿、冯简,观测地点在北见国枝幸郡一个海滨小村庄枝幸村。观测队携带了德国蔡司特制160毫米紫外线天文摄影镜,另外从德国礼和洋行和金陵大学借用了3台电影机,包括当时最新的彩色片。

日全食发生在当地下午2点07分到4点25分点,观测地点设在枝幸寻常小学,当地警察内外巡视,组织闲杂人等进入,观测队事先对仪器进行检测校对,成功拍摄了日冕照片,并拍摄到关键时段的日食影片。另外通过与英、美、印度等国派往日本的观测队进行交流,获得了很多观测筹备的经验。值得一提的,当地民众对各国观测队非常友好,甚至为祈求观测时能有晴天而贴出了日本特色的《祈晴文》,帮助科学家们祈求上天降恩放晴,科学与迷信以如此独特的形式相结合,让人忍俊不禁。不过第二年即爆发中日全面战争,开第二次世界大战之先声,中日关系走到了冰点,又只能让人长叹人间的变幻比天上的气候还难以预料。

张钰哲和李珩两人则携带青岛观象台的32厘米镜头及两台望远镜,前往苏联伯力观测,重点研究日冕的拍摄、日食时刻的测定及全食时天空暗黑的程度与薄暮时天色的比较。虽然因为天阴而观测失败,但也为1941年的日食观测提供了不少经验。国内则进行了日偏食的观测,如紫金山天文台拍摄的偏食影像,进行太阳光谱观测,其他单位则进行了电离层强度和地磁观测。

  • 3. 1941年甘肃临洮,抗战壮歌

1941年9月21日的全食带从新疆入境,经过青海、甘肃、陕西、湖北、江西、福建、浙江等省,此次日全食横跨中国腹地,且日食时分接近中午,据史料记载,上次具备这样良好观测条件的日全食已经是400多年前的明朝嘉靖年间了。但此时正值抗战时期,山河破碎,这些地方大都沦陷,国外定制的观测仪器无法运到,天文研究所也从紫金山一路西迁到昆明,但从忧患中成长起来的我国天文学家仍未放弃。

在中国日食观测委员会的主持下,组成了两个观测队,西北队观测地点在甘肃临洮,由张钰哲、高鲁带领,重点进行天文观测,东南队前往福建崇安,进行天文和地磁观测。除福建崇安天阴而导致天文观测失败之外,其余观测均取得了圆满成功,取得实测资料170余项。西北队实测到准确的日食时刻,拍摄到日冕照片三张,测定日冕亮度为满月的0.37倍,拍摄到日冕和太阳色球光谱并摄制了日食进程的电影;东南地磁组测到了全食时的地磁变化数据。这次”在日本轰炸机阴影下的中国日食观测”(张钰哲语)也为世界日食观测资料补上了珍贵的一笔。

这次观测活动得到了举国上下的关心和支持。在观测地点甘肃临洮,一个炮兵团特地就近驻守,20架战斗机也集结于兰州机场随时准备拦截来犯日机,并派遣。而天文学家们也把这次艰苦卓绝的日食长征(数十次遇到日机空袭)变成了科普宣传的长征,张钰哲、高鲁等人在一路风尘中多次举办日食图片展览和科普演讲,放映科学影片,许多人第一次听说了”天文”这个词。由于他们的大力宣传,日食来临时,临洮当地安静如常,没有出现传统上敲锣打鼓驱赶天狗的现象。一位长者后来感叹这次日全食”为抗战接近胜利之预演。良以明朝嘉靖二十年之日全食,名将戚继光曾建立剿灭倭寇之殊功也…..”

  • 4. 1968年中苏边境,非常时期的日全食

1968年9月22日的傍晚时分,新疆西部中苏边境发生日全食,当时正值文化大革命的高潮时期,科研工作处在半停顿状态,但这毕竟是建国后发生在国内的第一次日全食,中国科学院和教育部,仍成功组织了大规模、多学科的日全食综合观测。

在这个特殊历史时期,由于张钰哲等老天文学家们正在靠边站,中科院组织了新中国年轻的天文学家们开赴中苏边境进行观测。当时的交通条件还不发达,观测者们先是坐了3天3夜的火车到达乌鲁木齐,然后乘汽车走了7天才到达目的地:新疆喀什和伊犁市昭苏镇。昭苏主要是进行光学观测,喀什主要进行射电观测。另外还有地球物、气象部分,包括在山洞中进行日全食期间的重力异常测量。

你可能会注意到光学和射电观测的地点总是不在一个地方,这种情况的出现是由于它们的需求不同。光学观测手段比较成熟,设备(望远镜)比较轻,因此总是选择尽量靠近日食中心线,选择理想地点。而射电波段的观测设备(射电望远镜)比较笨重,对后勤条件要求高,而对天气条件要求不高,阴天照样可以观测,因此选择的地点要尽量交通方便。

当时正值中苏冲突不断的时期,中国年轻的天文学家们在边境附近驻扎了一个多月,虽然他们大都是第一次观测日全食,但经过充分的提前演练,仍然取得丰硕的观测成果,包括首次进行单色光观测(钠黄双线及红外观测,当时红外研究还属于保密阶段),射电太阳的高分辨观测。尤其对于二战之后才发展起来的射电天文学来说,日全食可以提供难得的高分辨率分析。

这次日全食观测中国天文学家们还首次乘坐飞机进行了观测,而国外首次乘飞机观测日全食也不过是在1963年。

有意思的,这次观测活动很荣幸地获得了一个代号”532″,这是毛泽东视察紫金山天文台的时间。当时中苏关系恶化,边境冲突不断,这次观测活动可以说是在苏军的威胁之下坚持进行的。

  • 5. 1980年彩云之南,复苏的欣喜

1980年2月16日的傍晚6点左右,云南、贵州发生日全食,这个时间中国正好刚从文革的大混乱中恢复,迎来”科学的春天”,这次日食的时间长度和太阳高度等观测条件都比1968年好得多,因此不论天文学家还是爱好者,非常积极且兴奋。中科院组织了多种观测队伍,进行太阳光学、射电观测,以及电测层、地磁和引力场测量,并由气象部门进行日全食期间的天气变化研究。光学观测地点在瑞丽县境内的营盘山,射电观测点在昆明凤凰山云南天文台,上海科教电影制片厂还在现场拍摄了日食观测活动全过程的纪录片。

太阳物理的研究项目也随着时代在进步,此时的光学观测项目包括拍摄太阳色球的闪光光谱、各种波段的日冕层单色像以及大范围的日冕白光照相。射电波段的观测则利用月面逐步遮掩过程对太阳表面进行分区观测,这在当时是提供高分辨观测的手段。

这次日全食已经有相当多爱好者前往观测,中国科协组织了北京、上海、杭州、福州、广州五个城市的中学生到云南观测,其中一位爱好者还自制了一架放大48倍的折射式天文望远镜带到观测点。而在云南当地,村村寨寨的人们都带着墨镜观测日食,这种场景也令科普工作者颇有成就感。

  • 6. 1997年漠河日食,大彗星与”黑太阳”同现

1997年3月9日9时07分40秒至9分30秒,黑龙江漠河县境内发生日全食,这次日全食吸引了3000多名中外专家及爱好者前往欣赏。本次日全食发生于新疆中苏边境阿尔泰地区,扫过蒙古、漠河,结束于北冰洋,漠河是这次日食带上唯一的城市,而且太阳高度适中成为最佳观测地点。同时,2400年才回归一次的海尔-波普彗星也升至天顶(否则只有清晨天亮前才可见)。”黑太阳”和大彗星的世纪之约引起了众多专家和天文爱好者的兴趣,这期间组织召开了”太阳和人类环境国际学术讨论会”,其中包括天文学家叶淑华、王绶琯、艾国祥、苏定强、方成、光学泰斗王大珩、物理学家何泽慧等7位院士。

专业观测项目以光学、射电观测、地磁、地电和大气观测为主,观测人员有中科院所属天文台人员两三百人,另外台湾中央大学天文研究所也派遣了观测队。本次的日全食发生在太阳活动的极小期,只有太阳赤道附近区域存在活跃的活动,所以日冕呈椭圆形状,赤道区域延伸范围较大。这次观测出版了《日全食与近地环境》一书。

1997年漠河日全食的另一特色是有上千名来自全国内陆各地、港台及海外的爱好者参与了观测活动,漠河地区的居民也人手一块建议滤光片,目睹了日全食过程,并且由中央电视台和黑龙江电视台进行了长达两个多小时的现场直播。现场很多爱好者纷纷向院士们索要签名,大概也开了科学追星之先河。

(感谢starryguo提供1968年飞机观测的情报和精彩的天文收藏日全食观测报告。)参考文献:

2008年中国日全食(北京天文馆主办)http://www.eclipse2008.cn/

陈遵妫《中国天文学史》之第十编第六章第三节《日食观测》

江晓原《紫金山天文台史稿》

美国宇航局日食专题http://eclipse.gsfc.nasa.gov/eclipse.html

《中国国家天文》杂志2008年第4期

董凌 本文来源:网易探索 作者:科学松鼠会:laosun 责任编辑:王晓易_NE0011
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