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、復圓,。
初虧由于月亮自西向東繞地球運轉,,所以日食總是在太陽圓面的西邊緣開始的。當月亮的東邊緣剛接觸到太陽圓面的瞬間(即月面的東邊緣與月面的西邊緣相外切的時刻),,稱為初虧,。初虧也就是日食過程開始的時刻。
食既從初虧開始,,就是偏食階段了,。月亮繼續(xù)往東運行,太陽圓面被月亮遮掩的部分逐漸增大,,陽光的強度與熱度顯著下降,。當月面的東邊緣與日面的東邊緣相內(nèi)切時,稱為食既,。此時整個太陽圓面被遮住,,因此,食既也就是日全食開始的時刻,。
在太陽將要被月亮完全擋住時,,在日面的東邊緣會突然出現(xiàn)一弧像鉆石似的光芒,好像鉆石戒指上引人注目的閃耀光芒,,這就是鉆石環(huán),,同時在瞬間形成為一串發(fā)光的亮點,像一串光輝奪目的珍珠高高地懸掛在漆黑的天空中,這種現(xiàn)象叫做珍珠食,,英國天文學家倍利最早描述了這種現(xiàn)象,,因此又稱為倍利珠。這是由于月球表面有許多崎嶇不平的山峰,,當陽光照射到月球邊緣時,,就形成了倍利珠現(xiàn)象。倍利珠出現(xiàn)的時間很短,,通常只有一二秒鐘,,緊接著太陽光就全部被遮蓋住而發(fā)生日全食了。
日全食時,,大地變得昏暗,,獸驚歸巢穴。這時天空中就會出現(xiàn)一番奇妙的景色:明亮的星星出來了,,在原來太陽所在的位置上,,只見暗黑的月輪,在它的周圍呈現(xiàn)出一圈美麗的,、淡紅色的光輝,,這就是太陽的色球層;在色球層的外面還彌漫著一片銀白色或淡藍色的光芒,,這就是太陽外層的大氣—日冕,;在淡紅色色球的某些地區(qū),還可以看到一些向上噴發(fā)的像火焰似的云霧,,這就是日珥,。日珥是色球層上部氣體猛烈運動所形成的氣體“噴泉”。色球層,、日餌,、日冕都是太陽外層大氣的組成部分,平時在一定的條件下也可以觀測到,,但在日全食時,,這些現(xiàn)象可以看得特別清楚。
生光食既以后,,月輪繼續(xù)東移,,當月輪中心和日面中心相距最近時,就達到食甚,。對日偏食來說,,食甚是太陽被月亮遮去最多的時刻。月亮繼續(xù)往東移動,,當月面的西邊緣和日面的西邊緣相內(nèi)切的瞬間,,稱為生光,它是日全食結束的時刻,。在生光將發(fā)生之前,,鉆石環(huán)、倍利珠的現(xiàn)象又會出現(xiàn)在太陽的西邊緣,,但也是很快就會消失,。接著在太陽西邊緣又射出一線刺眼的光芒,原來在日全食時可以看到的色球層,、日珥,、日冕等現(xiàn)象迅即隱沒在陽光之中,星星也消失了,,陽光重新普照大地,。
復圓生光之后,月面繼續(xù)移離日面,,太陽被遮蔽的部分逐漸減少,,當月面的西邊緣與日面的東邊緣相切的剎那,稱為復圓,。這時太陽又呈現(xiàn)出圓盤形狀,,整個日全食過程就宣告結束了
日偏食的過程和日全食過程大致相同,由于它只發(fā)生偏食,,因此就只有初虧,、食甚和復圓,而沒有食既和生光這兩個階段,。日環(huán)食則同樣有初虧,、食既、食甚,、生光和復圓等階段,。
天文臺對日全食或日環(huán)食進行預報時,往往要把這五個階段的時間報告出來,。人們根據(jù)這些報告就可以了解整個日食的過程,,并進行觀測。至于日偏食,,天文臺在預報時,,當然就只給出初虧、食甚和復圓這三個時刻,。
我們在日食的預報中,,常常還可以看到“食分”這樣一個詞,它是用來表示日食的程度,。對于日食而言,,食分并不表示太陽圓面被遮俺的面積,,而是表示日面直徑的被遮部分與太陽直徑的比值。以太陽的直徑作為1,,如果食分為0.5,,這就表示太陽的直徑被遮去了一半;如果食分為1,,那就是太陽的整個圓面被遮住,,那就是日全食。很顯然,,食分越大,,日面被遮掩的程度就越大。日偏食的食分是小于1.0的,,日全食的食分是1.0,。
食帶月影掃過的地方。日食的時間長短,,同月球影錐在地面上移動的速度以及地球的自轉方向有關,。以日全食來說,由于月球的視直徑僅略大于太陽,,同時月影在地面移動速度很快,,因此日全食的時間是很短暫的。在全食帶的某個地點所看到的日全食時間通常只有兩三分鐘,,最多不超過7分鐘,。如果全食帶經(jīng)過赤道附近地區(qū),日全食時間就可延續(xù)到7分40秒,,這時是觀測日全食的最好機會,。
在發(fā)生日環(huán)食時,月亮總是位于遠地點附近,,這時月亮運行的速度較慢,,因此日環(huán)食的時間比較長,如果日環(huán)食發(fā)生在赤道附近,,那么在赤道附近觀測日環(huán)食的時間可長達12分42秒,。
就全球范圍來說,如果把月亮半影開始遮掩日面的時間計算在內(nèi),,日食時間的長度由初虧至復圓的整個過程可長達三個半小時,。
日偏食的時候,由于月影范圍大于其本影,,食相經(jīng)過的時間長短要視食分的大小而定,,食分愈大,時間也就愈長,。
由于月亮的影錐又細又長,,所以當它落到地球表面時,,所占的面積很小,至多不會超過地球總面積的萬分之一,,它的直徑最大也只有二百六十多千米,。當月球繞地球轉動時,影錐就在地面上自西向東掃過一段比較長的地帶,,在月影掃過的地帶,,就都可以看見日食,。所以這條帶就叫做“日食帶”,。帶內(nèi)發(fā)生日全食的,就叫全食帶,;帶內(nèi)發(fā)生日環(huán)食的,,就叫環(huán)食帶。可以看到偏食的范圍很廣闊,,已經(jīng)不像一條帶子,,而是很大的一片地區(qū)。
全食帶是一條寬度不過二三百千米,,長約數(shù)千到10000千米的狹窄路徑(有時全食帶的寬度甚至只有幾千米),,只有在全食帶掃過的地區(qū)才能看見日全食或日環(huán)食的發(fā)生。全食帶的兩旁是較廣闊的半影掃過的地區(qū),,在這些地區(qū)內(nèi)可見偏食,。離全食帶愈近的偏食區(qū),所見偏食程度愈大,;離帶愈遠,,可見偏食程度愈小;半影區(qū)以外的地方是看不見日食的,。
由于月球是由西向東運行,,所以它的影子也是沿同一方向運行,因此各地看到日食的時間是不同的,。當?shù)孛嫔系奈?wbr>部地區(qū)已經(jīng)處在黑影區(qū)域內(nèi),,這一地區(qū)的人已經(jīng)看到日食時,東部地區(qū)的人卻不能同時看到日食,,得在月影向東移來后才能看到日食,。所以,西部地區(qū)的人總是比東部地區(qū)的人先看到日食,。
日食每年都有發(fā)生,,但由于全食帶是一條狹窄的影帶,據(jù)估計,,平均每200~300年,,某一地區(qū)或城市才有機會被全食帶掃過,,所以,對住在一個城市的人來說,,一生可能未看到過一次日全食,。