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Exploring the Eclipse Experience

物理学教授阐释了日食的复杂之处.
A headshot of Eric Coughlin and Walter Freeman.

埃里克·考夫林(左)和沃尔特·弗里曼站在霍尔顿天文台. 他们都是雪城大学文理学院的物理学教授.

On April 8, at 3:23 p.m., 澳门线上赌场社区将经历一次日全食, 月亮完全遮住太阳1分26秒.

为了期待这种罕见的天体排列,我们采访了两位来自 College of Arts and Sciences’ Department of Physics, Eric Coughlin (EC) and Walter Freeman (WF), 了解更多澳门线上赌场即将到来的日食,以及这些事件对科学认识的贡献.

What is a solar eclipse, and how does it occur?

WF: First, 我们需要把它和月相区别开来——我们之所以有月相,是因为月亮绕着地球转, 朝向太阳的那一面总是亮的,而背向太阳的那一面总是暗的. 当月亮明亮的一面朝向地球时,就是满月. When the dark side is facing the Earth, that’s a new moon.

日食是指新月正好落在地球和太阳之间.

某物看起来有多大既取决于它离你有多远,又取决于它实际有多大. 太阳比月球大得多,但月球也比太阳离地球近得多. 在几何学中,我们称之为角尺寸——物体在天空中看起来覆盖了多少度, rather than how many kilometers across it is. 月球和太阳的角度大小几乎完全相同——这是一个巨大的巧合——这使得日全食得以发生.

A person looking through a Telescope.

弗里曼和霍尔顿天文台的望远镜,它已经有100多年的历史了. 弗里曼说,他在《澳门线上赌场》的一开始就把天文学的发展称为“人类能力发展的寓言”.”

Why aren’t they more common?

欧共体:月球绕地球运行的轨道相对于地球绕太阳运行的轨道倾斜了大约5度. So, 如果你想象地球绕着太阳公转的平面, known as the ecliptic, 月球的轨道在大多数时候都稍微向这个平面倾斜. 这就是为什么我们不是每个月都有月食和日食——它们必须完美地排列在一起.

事实上,再过几百万年,就不会再有日全食了. The moon is tidally locked to the Earth, 这意味着它围绕自己的轴旋转的速度与绕地球公转的速度相同, so we’re always seeing the same physical side of the moon. But the Earth is not tidally locked to the moon, 所以地球和月球之间存在非线性潮汐相互作用, 月球试图减缓地球24小时的自转周期. 其结果是月球-地球轨道的角动量增加了. So, ever so slightly, and over a really long timescale, the moon is actually drifting away from the Earth, 这意味着它在天空中的角度大小最终会小于太阳, thus preventing solar eclipses.

数百万年后,将不再有日全食.

Professor Eric Coughlin

What can people expect to see?

凯德:天会突然变黑,温度也会下降. 这是非常奇怪的,你可以想象为什么古代文化被吓坏了.

日食是如何影响人类历史进程的?

WF: Astronomy is older than recorded history—the sun, 月亮和星星在我们来看它们之前就在天上跳着同样的舞了. We’d say, “like clockwork,“但对古人来说,这真的是发条装置:他们用这些运动的时间来测量时间,用它们的形状来定位和导航。. 许多文化将许多天文事件与神话或宗教联系起来. 我想是因为人们意识到他们的生命依赖于太阳, 在日食期间,太阳似乎发生了什么事情,这被视为恐怖的预兆.

A person drawing on a chalkboard.

For a total solar eclipse, the sun, moon and Earth must line up perfectly, as shown on the chalkboard. However, 弗里曼解释说,这是因为月球围绕地球的轨道不是一个完美的圆, “有时月亮离得更远——它的角度尺寸更小——这时你就会看到火环的现象, which is an annular solar eclipse.”

日食对科学认识有何贡献?

EC:我首先想到的是太阳的磁场. The sun has a sunspot cycle that repeats every 22 years, where the orientation of the sun’s magnetic field, its dipole, 11年后翻转[北变成南,南变成北], and then flips back after another 11 years. 这些磁场是产生太阳黑子的原因, 所以根据22年太阳黑子周期中日食的时间, the sun will be more or less magnetically active, and the field will look more or less bordered. 这使我们能够从地球上研究太阳的磁拓扑结构,并看到太阳大气的扩散外层, known as its corona.

Two people looking at a globe.

Freeman and Coughlin with a model of the solar system, called the Helios Planetarium, 其中包括一个包含主要恒星和星座的星穹.

日食会是你们这学期课上的一个话题吗?

WF: It’s not exactly topical for my class this semester, 但我要谈谈它的人性——它正在发生的想法, and that physics is not just a tool to calculate things, it’s also a window to the world. 作为科学家,走出去欣赏大自然是他们受教育的一部分.

物理学不仅仅是计算事物的工具,它还是一扇通向世界的窗户.

Professor Walter Freeman

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