6月21日日环食，错过等十年，怎样安全观测日环食?

6月21日难得一见的日环食就要上演，这一次的日环食有多难得?上一次中国看到日环食，要追溯到8年前。而日环食下一次在国内出现，要等到近10年后，在相同的城市发生可能要百年后。中国将迎来境内十年来具观赏性的天文盛宴，横跨一万多公里的环食带全程可见。中国天气陆地、太空同步“开眼”，金环日食，你我都是见证者!

为什么说值得期待呢?大概有这么几个原因：环食带横贯中国南方地区，足不出国就有机会欣赏;这次的金环特别“细”，几乎快接近一场全食了……

“金边”日环食，今年尤其细，日环食，是月亮运行到了地球和太阳的中间而产生的一种天象。不同于月亮完全遮住太阳的日全食，此时的月亮由于距离地球较远，看起来要比太阳小上一圈。于是，在地球上的某些地方，太阳的中心会被月亮遮住，周边还留下一道“金环”，称为日环食。换句话说，今年日环食的时候，太阳剩下的一圈金边会特别特别细，只有去年环食金边的大约1/7粗细!

环食发生在周末，方便上班族远程追日。还有就是，本来年底在南美还有一场日全食，但由于众所周知的原因，很可能去不了了。所以，6月21日的这场天象大戏，可就更不应该错过了!边缘参差不齐，,同样是日环食，为什么有时候金环粗一些，有时候金环特别细呢?原因也很简单，那就是月亮距离我们时远时近。日食发生时，月亮离我们越远，金环就越粗，环食持续时间也越长;反之，月亮离我们越近，金环就越细，环食持续时间也就越短。

2020年6月21日的日环食整体食甚(月球对太阳遮挡较多的时刻)将发生在北京时间下午2:40:04，此时太阳在中印边界的正上方，全国大部分地区都可看到日偏食。日食可观测区会一直向东移动，在此后的两小时内西藏、四川、贵州、湖南、江西、福建和台湾等地的一些城乡将依次迎来日环食景观。

错过了这次日环食，还要等多久?

之后到2022年10月25日，中国西部地区能再次看到日偏食(黄色区域标号6)。

中国东部和中部地区的同学，如果错过今年6月21日，则要等到2030年6月1日才能再看到一次日偏食。而日环食或日全食则平均要过几百年才会在同一个地方再次出现。你准备好迎接这次难得一见的日食了吗?

那么，该怎么观测宝贵的日环食?

不但不能用裸眼、望远镜、照相机、摄像机来直接观测，即便和佩戴太阳镜、黑胶片等物品也不行。道理何在?这里有一份专业的安全观测日环食指南，还教你如何制作简易装备，动起手来吧!

但你知道吗，很多常见的日食观测方法其实是非常危险的。因观察日食而视觉受损多发生在儿童和青少年身上，本文旨在及时帮助大家做好准备，清晰又安全地观测6月21日即将发生的日食。

观察日食可能会造成哪些危害?

太阳给地球送来了温暖和光明，可她也是一个巨大的核反应堆，时刻辐射着整个电磁波谱上的各类电磁波。穿透大气层有效到达地面的太阳辐射范围，包括从波长290纳米的紫外线、可见光、红外线、微波，到波长几米的无线电波。

紫外线属于电离辐射，单个光子可以破坏分子内的化学键，因此可能破坏DNA从而引发皮肤癌变。紫外线曝露也会加剧眼球表面的老化，增加白内障发生概率。即使是太阳的可见光部分，也因为亮度过高，可以对我们的眼睛造成伤害。类似激光致瞎，观测日食导致的暂时和长久失明也时有发生。

更重要的是，虽然人类的视觉神经只能感知波长在400到700纳米左右的可见光，可是波长从380到1400纳米的可见光和红外线都能畅通地穿过我们的眼球组织到达视网膜。所以即使是那些代表着温暖，又不可见的红外线部分，也可以因为强度过高，对我们的视网膜造成局部的热损伤。我们的视网膜既感知不到红外线，又没有痛觉神经，所以如果发生了红外线热损伤，我们并不能及时察觉，因为不会马上感到不适。

我们不需要对强度不高的普通电磁辐射(无线电波、微波、红外线等无法电离原子或分子的电磁波)过多担心，但我们一定要小心来自太阳的紫外线辐射以及强可见光和强红外线，避免它们可能造成的伤害。这些伤害可能在比几秒还短的时间内发生，而且可能不易察觉，所以学会安全地观察日食非常重要。

观察日食的第一要素是永远不要直接裸眼看太阳。在日出日落的时候，地平线方向的太阳被极长距离的大气散射掉了绝大部分的光，这时你可以用肉眼去短时间观察一下红彤彤的夕阳，但专业意见也不会鼓励这种行为。除此之外，一定不可以直接用裸眼观察太阳。

即使发生日食，当百分之九十九以上的太阳面积都被挡住的时候，也不可以裸眼看太阳。同理，也不要用相机或手机直接对太阳进行拍摄，越是精细的感光系统(例如视锥感光细胞和相机的高敏感光器件)越容易在强光作用下被破坏。

安全观察日食通常有两类办法：一类是过滤掉绝大部分的光，包括红外线和紫外线;一类是让太阳在屏幕上成像。

过滤法

正规的太阳观测过滤膜或观测镜表面上看起来跟黑灰色铝箔纸一样不透明，它们实际上能够过滤掉超过99.999%的可见光和紫外线，以及超过99.99%的红外线，也就是透射率不到万分之一或者十万分之一。

判断滤膜效果的专业术语叫吸光度(optical density)，比如吸光度为5的过滤膜意味着透射率为10的5次方分之一(十万分之一)。而普通的墨镜透光率一般是10%到25%， 请勿戴墨镜观察日食。即使戴五六层墨镜，可见光透过率降低到了几万分之一，也不一定能过滤红外线。

我们上小学的时候，学校让我们带一块涂了墨的玻璃(或者烟熏过的玻璃)去观察日食，这也只是聊胜于无的保护，并不安全，更不能长时间使用。而偏振滤光镜(比如多数3D电影眼镜)透光率是百分之五十，如果在同样方向叠加使用，无论加多少层都没有更好的遮光效果。

直到现在，很多介绍日食观察的文章作者都没有意识到这样做对读者的误导。特别是使用多层墨镜或烟熏玻璃等，让太阳看起来很黯淡，眼睛不觉得难受，就误以为安全。其实这会更加危险，因为暗光下瞳孔会放大，眼睛不觉得难受就更容易失去警惕而长时间观察，可是红外线能直达视网膜，而我们不能及时意识到红外线对视网膜的损伤。

再次强调，不要用肉眼和不安全设备观察太阳!以下为NASA日食观测网站原文：“不安全的滤镜包括所有彩色胶卷、不含银的黑白胶卷、成像的照相底片(X射线和快照)、烟熏玻璃、太阳镜(单副或多副)、摄影中性灰度滤镜和偏光镜，它们中的大多数会透射大量不可见红外辐射，引起视网膜热灼伤。”

使用透光率低于几万分之一的过滤法，除了可以用来观察日食，还可以用来观察太阳表面的黑子，以及金星水星凌日等现象。

请一定不要将就着用以上各类缓解眼睛不适的遮光物品看太阳超过几秒钟。

成像法(小孔成像法)

如果没有专业的太阳滤镜或者滤膜怎么办呢? 另一个观察太阳的方法是成像法。

但注意，不可以裸眼观察水面或镜面给太阳成的镜像(虚像)。用墨水或油反光是我国古人用过的方法。现在报纸和网络上还有人推荐利用一盆加了墨的水来观测日食，这也非常危险。尽管加了墨，水表面对阳光的反射也高于安全剂量几个数量级，一定不要直接用裸眼接收能形成镜面反射的表面(水面、玻璃、金属等)对太阳的反光。

同样，当然也不能用望远镜直接观察太阳(不能用望远镜目镜直接看太阳的虚像)，或在相机取景框内观察。

这里说的成像法是指：制造光路让太阳能成一个实像，把实像投影在幕布(或地面墙面)上，再进行观看——眼睛接收到的是幕布对实像漫反射的光线，这样才是安全的。

我们都知道小孔成像的原理，光线穿过小孔投射在幕布上形成与光源180度旋转对称的实像。小孔越小，成像边界越清晰(可是像也越暗)。幕布四周越暗，光源越亮，对比度越强，效果越好。幕布离小孔越远，成像越大。

于是我们可以自己制作小孔暗箱，把太阳通过小孔所成的像投影在幕布上观察日食。

制作小孔暗箱的步骤：先在一个长纸盒子的一侧剪出一个洞口，平平地粘上锡箔纸，把洞口挡严实;再用笔尖或针扎个孔;在纸盒另一侧的内侧贴上白纸;在纸盒的下方挖个头可以伸进去的洞，或者开个眼睛可以往里面看的口子。记得永远要背对着小孔观察，不能直接通过小孔看太阳。暗箱越长，屏幕越暗，效果越好。

简化版的暗箱不需要从暗箱内侧观察，只需要哪怕一个手纸或厨房纸的卷筒就可以制作。在卷筒的一侧平平地粘上锡箔纸再扎小孔，再用保鲜膜，或者半透明的蜡纸，把另一侧粘成比较平整的接收屏幕就可以了，这样就可以在半透明屏幕的外侧看到太阳的像。

由于阳光通常很强，甚至不需要暗箱，随便用一个有孔的东西对着地面进行小孔成像，就能够看到太阳的形状。为了效果更好，我们可以固定放置一个有小孔的大遮光板，再用一个大平板垂直阳光方向做屏幕。如果小孔和屏幕距离够远，太阳的像可以比较大。

甚至两手手指互相垂直，在指缝中形成的方形小孔，也能小孔成像，近似得到日食时候太阳如弯月一般的形状。同时使用多个孔，会得到很多个太阳的像。浓密的树叶之间的不规则小孔，也可以对太阳小孔成像。

小孔成像法是观察日食非常好的一个方法，但它的缺点在于，小孔成像一般比较黯淡或者比较小(屏幕距离太远成像就难清晰)，所以用这个方法较难清晰地观察太阳表面的黑子或金星水星凌日。

成像法(透镜成像法)

另外一种成像法是用透镜成像。如果你有一个单筒或双筒望远镜，简单的操作是用它让太阳直接投影在纸板屏幕上。

首先，把望远镜固定好，物镜对着太阳方向;再用一个足够大的纸板环绕望远镜遮光，营造一个大范围较暗的背景，以便观察太阳的像;在垂直阳光方向用一个白纸板做接收屏幕;调整屏幕的距离和角度直到成像令人满意(原理会在文末介绍)。如果是双筒望远镜可以选择遮掉一侧物镜。

这样可以得到直径比较大的太阳实像。所以这个方法不仅适合观测日食，还可以用来观察太阳上比较大的黑子，以及金星或水星凌日等现象。

使用透镜成像观察日食的时候，应该尽量背对着太阳观察。再说一遍，我们不能用望远镜直接看太阳或看日食，甚至不能让皮肤或易燃物质靠近太阳下如此放置的望远镜目镜。在望远镜的目镜附近，聚光的强度非常显著显著——清晨的阳光被望远镜聚焦后就能把纸板烤糊了。如果那是你没有痛觉的视网膜，又会如何?

另外随着地球自转，阳光角度发生变化，需要调整望远镜的方向。日食的全过程往往持续几个小时，不可一直用这个方法观察，否则目镜会过热，导致脱离甚至碎裂。应该时不时地遮住两侧物镜，让目镜有机会冷却。

日食的影响

比日环食更加难得一见的是日全食。许多人来说，是一生仅有一次的体验。由于绝大多数人都是第一次观看。美国《财富》杂志列出以下几个注意事项

1. 交通噩梦

在整个日食期间，某些地区将陷入黑暗中，不要试图在开车的时候看日食。

美国运输部正在敦促司机不要在日食期间把车停留在州际公路上或停在路边，驾驶时不要拍照，并预先准备好应对在日食发生期间严重的交通堵塞问题。

2. 电力问题

太阳能发电量越来越大。自2012年以来，太阳能的安装数量增加了9倍。今年的日食预计将会造成9000兆瓦的太阳能发电量的损失，相当于大约9个核反应堆。

然而，电力公司表示，他们将采用替代方法，如天然气发电机和水力发电来弥补损失。而北美电力可靠度公司(NERC)表示，不会有电力供应问题。

3. 眼镜价格飙涨

日食现象将在周一出现。如果您现在才开始购买观日食的眼镜的话，那么您可能会为此付出代价，除非您不在乎在这方面的预算超支。

自7月31日以来，Soluna眼镜在亚马逊上的售价涨幅超过4200%。

4. 眼睛失明?

天文学家、验光师和眼科医生连续几个月来都在警告人们，如果没有正确的防护眼镜，不要直视日食，否则会伤害眼睛视力，但有些人可能会忽视这个建议。一个安全的日食眼镜，会标有国际安全标准ISO 12312-2，表明该眼镜可将可见光调整到安全水平，并能阻挡紫外线和红外辐射。

直视太阳会对眼睛产生巨大的伤害，只有在日全食发生时才可以裸眼直视太阳，其他时候观看日食都需要借助日食眼镜等工具。自己制作的滤光片或是普通太阳镜，即使是颜色很深的镜片，在观看太阳的时候也是不安全的。在购买观测工具时，要选择正规厂商，带有标有ISO 12312-2 国际标准的许可信息的工具。

太阳滤镜/观测屏正确使用方法

每次使用前都认真检查给观测工具，如果有划痕、任何损坏或超过三年以上的镜片都建议不再使用。

监督保证身边观测儿童佩戴观测工具

如果已佩戴近视眼镜，可以摘下，直接把日食眼镜佩戴在外面，或者使用手持观测工具

完成观测工具的佩戴或放置后观测日食，观测结束先将目光移除太阳，再摘掉观测工具，切记不要中途摘掉

不要通过没有过滤镜的相机、望远镜观看日食或太阳，集中太阳光线会对眼睛造成很大的伤害

相机、望远镜或其他光学器件要使用日光滤镜前，咨询天文学家的专业意见

如果月亮已经完全遮住太阳，处于全日食中，可暂时移除日光滤镜但当阳光再次出现时请及时佩戴工具观看

5. “蜥蜴人”会现身?

“蜥蜴人”(Lizardmen)会现身?这似乎不太可能。但南卡罗来纳州的紧急事务管理部门在8月9日的推特中说：“不知道‘蜥蜴人’在日食期间是否会变得更加活跃，但是我们建议，李县与萨姆特县的居民应保持警惕。”南卡当局还发布一个地图，列出“蜥蜴人”可能出没的地点列表。根据南卡当地媒体的解读，当局所说的“蜥蜴人”是指南卡的“大脚怪”(Bigfoot)。

如果你有用数码相机拍摄周末日环食的计划，那么这里还有几个建议能帮助你增加成功的概率。

1、用一个合适的太阳滤镜

不能直接用眼睛去看太阳，也不能在没有滤光镜的情况下通过望远镜、双筒望远镜或照相机的取景器来观看太阳。否则可能会引起严重的眼部疾病或失明。

不管是平常还是日食的时候，在拍摄太阳的时候都要使用正确的滤光镜。普通的太阳镜和偏光镜都不适用于观测太阳。利用电焊工所用的滤光镜或购买专门的太阳滤光片安放在拍摄仪器镜头的前面。

2、利用望远镜或焦距达400毫米甚至更长的长焦镜头：这将有助于获得更多的细节，因为这样能使你获得太阳盘面更大的图像。

3、用一个牢固的三脚架或挂载：确保你的三脚架足够牢固能支撑你的照相机等设备。保证你的设施是轻便、便于携带的，且是容易拆卸和组装的，以防为了躲开云团在紧急情况下重新选定拍摄地点。

4、把照相机设置在最高的分辨率上：为了尽可能记录更多的细节和色彩信息，请使用你相机的最高画质(最小压缩格式)JPEG设置或无压缩的图像格式，例如TIFF或RAW格式。

使用最高的ISO设置：把你的相机设置在ISO400或更高，以便于快速曝光和防止抖动引起的画质模糊。

6、切换到手动模式：把你的相机设置在手动模式(M)，这样你能够控制它的焦距、曝光时间和白平衡等设置。

7、仔细聚焦：不要因为没聚焦好毁坏了你的图像。如果可能的话，在日环食之前的夜晚可以借助明亮的星星来进行预聚焦。否则也可以通过仔细聚焦太阳的边缘或太阳黑子来进行预聚焦演练。用胶带粘好聚焦环防止它在日食时意外松动。当日食真正进行的时候，一定要确保对相机焦距的复查。在日食持续期间，如果有需要还要对聚焦进行调整优化。

8、尽量减小振动：数码单反相机的反光板可导致图像的模糊。如果可以，在每一次拍摄之前，请使用相机镜的锁定功能来保证振动的最小化。你还可以利用电子快门线来消除相机的抖动。最后，请选择一个避风的地点。

9、曝光时间的选择：在拍摄之前确定一个正确的曝光时间是一个挑战，因此在拍摄日食时请尝试不同的快门速度。

10、使用新电池：数码单反相机耗电很快，尤其是你持续开着液晶屏的时候。在日食即将开始之前，请确保电池的电量是满的。为以防万一。还要在手头上备份一块电池。

11、测试你的图像设置：在日食之前请确保相机的实际设置。

12、尝试在太阳的氢-阿尔法(hydrogen-alpha)波段拍摄：氢-阿尔法是太阳大气中的氢原子发出的红色光线。便携式氢-阿尔法望远镜可以使你看到太阳中令人惊奇的细节。

13、对拍摄的图像进行处理：因为从相机输出的图像本身就是数码格式的，所以能够很容易用软件(例如，photoshop)对图像进行后期编辑处理，可以调节图像的明暗度、对比度和色彩平衡等。你还可以把图像连接起来生成动态影片。

再次提醒大家尽情享受这次难得的日环食美景的时候一定要采用科学安全的方法，避免危险和错误的日食观测方式可能造成的伤害。