2017年日食可能證明太陽比我們想象的要大

越來越多的研究人員認為太陽實際上比一般人想象的要大。

日食模型表明太陽的光球層略大於常用值，日食的測量可以幫助確定確定（日環食是可見的）圖片版權：NASA

科學家們並不太詳細知道太陽的大小，正如地球和月球的細節一樣，使它成為令人困惑也是日食建模者堅持的原因。

Xavier Jubier創建了與Google地圖一起使用的太陽和月食的詳細模型，以精確地顯示太陽的陰影將落在地球上的位置，以及每個日食的外觀。他認識到有一些關於太陽測量的，因為他將日食模擬與實際照片相匹配。這些照片幫助他確定了觀察者在哪裡觀察歷史的日食，但是如果他把太陽的半徑放大了幾百公里，這些精確的日食形狀才有意義。

Jubier 告訴 Space，對我來說有些地方不對勁, 但我只能說這些。科學家們對地球和月球輪廓的了解不夠精確，無法在大約10年前將這一差異凸顯出來，與此同時，現代日食模擬也通過計算輔助和精確的映射成為可能。

Xavier Jubier模擬了1987年3月29日發生的環形日食，將其結果與日食時拍攝的照片相匹配。他的結果能夠精確匹配，他結合能夠精確匹配結果非常精確的關於月亮的輪廓數據和地球的地形時太陽半徑略大。圖片版權：Xavier Jubier/Hugette Guertin

美國航空航天局研究員Ernie Wright得出了類似的結論，他在兩年前開始創造越來越精確的太陽日食模型，他也不得不將太陽從傳統的尺寸稍微放大一點，用於計算，以與現實匹配。

從歷史看，研究人員用69.6萬公里的數值作為太陽的半徑，太陽的光球層其波長在地球肉眼可見。賴特說這個值是在1891年由德國天文學家亞瑟 Auwers 首次發表的，在相當長的一段時間內它被作為一個標準值。在 2015年, 國際天文學聯盟根據2008的研究定義了一個基於太陽半徑的 "單位"，為695700公里，因此研究人員可以利用這個值來比較宇宙中其他恆星的大小。

但是測量太陽半徑的努力從來沒有足夠準確地與我們對月球和地球輪廓的了解相匹配。科學家們試圖通過水星和金星的過境即當這些行星穿過太陽的時候（凌日現象）通過像太陽能動力觀測站這樣的太陽觀察衛星拍攝的圖像來測量它們。Wright說，SDO圖像上的每個像素都覆蓋了大約90英里（150公里），這意味著使用這種方法可以精確測量光球層的大小是有限的。此外像SDO這樣的軌道太陽望遠鏡通常收集在太陽內部或更遠處太陽射出的光的波長，而不是其可見的光球。

1919年5月29日全食，圖片：Public Domain

要想把尺子放在這些圖像上，並弄清楚太陽有多大， (sdo) 沒有足夠的精確度把它釘住，這比你想象的要難得多。同樣水星和金星的過境（行星凌日）結果證明（基於這些的測量）並不像你希望的那樣精確。

用行星凌日、天基感測器和地面觀測試圖確定太陽半徑的不同，產生的結果相差930英里（1500公里），而且似乎無法相互協調，日食建模這是一個關鍵的和刺激性的問題。

日食觀眾也可能會發現感興趣的不確定性，因為它們會繪製出整體的路徑，稍微較大的太陽意味著總黑暗期可能在路徑中心短几秒鐘，路徑本身也會變。

對於大多數人來說這並不重要，它不會改變什麼。但是越靠近（日食）路徑的邊緣，你所冒的風險就越大。 如果太陽確實比較大，路徑比通常價值所提出的預測要窄。因此如果追趕對日食邊緣的影響，如果他們沒有使用足夠大的值進行計算，則可能會遇到麻煩。

很少有人進行日食預測，對於很多研究人員來說，精確的價值是不必要的。因此定義可能會有所不同，很難比較不同的數值差異，包括原始的1891年數值。對於一個給定的研究可能很難說，對於太陽的直徑他們的答案有哪些假設，因此它們不能輕易地適應彼此匹配或日食。日食測量中的任何差異可能歸因於不完全了解這些值。

NASA戈達德太空飛行中心太陽能天體物理學家亞歷克斯·楊（Alexander Young）告訴Space，這絕對是一個正在進行研究的領域，而且這個領域本身也有興趣得到更好的結果。對於許多人來說可能有點神秘，但我會說，對於許多領域來說，計算並不重要，例如在太陽物理學方面，就所需要的準確度而言，尤其是日食界對準確性非常感興趣。

NASA在2012年5月20日捕獲了最大日食的照片，圖片：Hinode/XRT

Kentrianakis說：在二月份到阿根廷進行的一次考察期間，他將自己置於外面（應該是環形日食的邊緣）月亮被一個明亮的」火環「包圍，即較大的太陽會使「火環」效應在更廣泛的區域可見。從技術上講，我本來應該在環形之外，但是未經過濾的照片顯示，我們仍然處於環形路徑，我們有這個美麗的色球圍繞著邊緣。這種經歷使他相信他太陽比普遍想象的要大。

（2017年8月21日）這次即將到來的日食，這很可能是歷史上觀看人數最多的日食，美國航空航天局官員表示，將為全球其他人提供機會，幫助驗證其大小。

Quaglia告訴Space，研究人員通常會使用太陽的半徑來準確計算月球將覆蓋和揭露給定位置（稱為接觸時間）的太陽。如果我們能準確測量接觸時間，其他一切都是一樣的，唯一可以改變的是太陽半徑，我們實際上可以計算太陽半徑。

Kentrianakis，Jubier，Quaglia和其他人想通過將研究人員定位在整體上，將所有設備裝配到所謂的「閃光光譜」照片上來進行定位。該過程使用相機上的紋理光柵，其將入射光分解成分量波長，使得容易確定整個光球何時被月球覆蓋，從而顯示出由色球發射的更有限的一組波長。結合準確的時間戳，該過程將為太陽的大小提供有力的證據。（這樣一個過程以前已被使用過，但在有限的規模上）

這個閃光光譜於2013年11月3日的日食期間在加彭拍攝。左邊是可見的日食照片，右圖顯示了當時日食釋放的變化光譜，太陽的光球產生光滑的光譜的顏色，上面的色球釋放不同的顏色弧。這個設置可以讓研究人員精確定位光圈被覆蓋的時刻，從而確定其大小。圖片版權：Constantine Emmanouilidi

Jubier說：這樣的測量也將提供另一個好處， 調查一些人認為是光球和色球之間的薄層，稱為中層，在日食期間，光斑被吸出之後，該薄層可以看到一段時間，這意味著觀察者可能進行測量，這會使中等圈更多的光斑混淆。閃光光譜可以幫助區分兩者，儘管它必須是足夠高的解析度，因此來自每個信號的信號可以被清楚地分離。

一個涉及Quaglia，Kentrianakis和Jubier的團隊無法獲得像他們所期望的那樣廣泛的閃光實驗的資金，像在預測的eclipse路徑之外排列的30個獨立的測量站。但是研究人員仍然可以在日食期間使用眾包數據和測量來了解更多信息。Jubier說：即使沒有提供我們期望從電影光譜學獲得的質量，我們也會有更好的觀察，時間會告訴我們能做些什麼。

Quaglia說，其他團體也將使用日食來測試太陽的直徑，包括國際隱匿計時協會（International Occulting Timing Association），將分析在內布拉斯加州垂直於日食路徑的間隔時間拍攝的智能手機視頻。人員越多，技術越多，涉及的團隊越多，將使我們在整體上得到實現，那麼國際天文聯盟如果決定改變這個數值，他們可能不會輕易地改變。只有通過將仔細的太陽能測量與模擬和精確了解現在存在的月球和地球海拔的精確理解相結合才能理解可見光的確切尺寸。

原作者：Sarah Lewin

編譯：中子星，審校：博科園

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