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2017年日全食路线

发布时间:2017-02-22 11:36:35  |  来源:NASA中文爱好者团队  |  作者:Sarah Schlieder 翻译  |  责任编辑:科学频道

2017年8月21日,星期一,数以百万计的美国人即将亲眼见证日全食。月亮的阴影将穿越美国,从俄勒冈到南卡罗来纳州。观食者可以在这个全食影子的轨迹中看到月亮完全覆盖太阳。得益于来自美宇航局月球勘测轨道器的月球立面图数据和他们掌握的详细的地球地形数据,我们才有迄今为止最准确的日全食路径图。

  早期日食图的制作

日全食图一直是用来绘制月球的影子穿过地球表面时的轨迹预测图。远在太空时代有电脑收集精准的数据之前,19世纪两位杰出的天文学家和数学家:弗里德里希?威廉?贝塞尔和厄尔?莱特,已研发出制作日全食图的数学模型。

传统上,日全食的计算是假设所有观食者处于海平面上,而月球是一个平滑球体,重心完美对称。这些计算都没将地球上的崇山峻岭和月球上坑坑洼洼纳入考虑的范围。

上面的一副美国地图显示了2017年8月21日的日全食轨迹(来源:美航局/戈达德/SVS/厄尔.莱特)

为了得到稍微更精确一点的地图,人们使用射角表(elevation tables)和月球边缘图——即从地球上可见到的月球表面边缘。直到最近,天文学家们仍然使用由彻斯特.保雷.瓦特斯于1963年公布的边缘剖面图,以创建日食轨迹图。为了制作这个剖面图,瓦特斯设计了一个机器,这个机器可以追踪700张照片,它们覆盖从地球上看到的每一个月球边缘。

不管怎么样,基于月球勘测轨道器的地形数据,日全食的计算已经是更加精准了。

重新审视一个古老的现象

通过使用月球勘测轨道器的高程图,厄尔?莱特在位于马里兰州绿带的戈达德航天飞行中心创建了一个连续变化的月球边缘剖面图,当月球的阴影穿过美国时,日全食就驾临了。月盘边缘上的高山和峡谷将影响日全食的时间和过程,这一影响会持续数秒。莱特也使用数个数据集为地球提供高程图,以便为日全食观察点描绘真实高度。

这个可视化结果显示前所未见的东西:一个真实的,随时变化的月影形状,这个外形同时受准确的月球边缘和地球地形的影响。

“10年前我们做不到这样的可视化”莱特说,“这是日益升级的电脑能力和来自于如月球勘测轨道器和穿梭雷达测绘任务等遥感平台的新型数据装置交汇的结果”。

月本影是整个太阳被月亮遮住时所产生的那一部分阴影。在一份日食图上,月本影可以告诉你站在哪里能够看到全部的过程。几个世纪以来,日食图描绘了月亮作为一个平滑的椭圆形其本影的形状或这个本影最黑暗的部分。

正如在新的可视化效果图中证实的那样,受崎岖的月球地形和地球上观察者所处的海拔影响,月球的本影形状也会发生急剧的改变。

“我们已经知道了来自于月球边缘和观察者所处地球上海拔的影响,但是我们还是第一次以这种方式来观看”,莱特说,“我认为这会改变人们对制作日食图的看法。”

这张图显示了将于2017年8月21日当月球经过美国上空时能够看到详细的月球本影图像。(来源:美航局/戈达德/SVS/厄尔.莱特)

本影的真实形状更像一个有着轻微曲线边缘的不规则多边形,每条边都对应于月球边缘上的一个单一的山谷,阳光就是从边缘上最后的点通过。当这些边缘在山脉的上空掠过时,它们会被山峰和山谷围成扇形景观。在2017年日食期间,月本影会穿过小瀑布,落基山脉和阿巴拉契亚山脉。

“因为没有月亮就没有日食,所以日食和月食为对月球的关注提供了极好的机会”月球勘测轨道器的副项目研究员诺亚.匹曹说。“感谢月球勘测轨道器,因为它我们对月球形状的了解要多于其他行星,当月影落到地球的表面时,我们可以很精确地预测到它的形状。月球勘测轨道器数据就这样为即将到来的日全食提供新的看点。”

在2017年8月21日星期一那天,日全食即将飞越美国大陆,从俄勒冈州开始到南卡罗来纳州结束。最后一次日全食横跨美国是在1918年,当日全食路径进入华盛顿的西南角,经过丹佛、科罗拉多州、杰克逊、密西西比州和奥兰多,最后在大西洋佛罗里达州海岸结束。( 作者:Sarah Schlieder 翻译:烟儿 校译:暗黑步行者

文章来源:NASA中文爱好者团队
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