在即將過去的8月，一場日全食剛剛光顧了美國，給美國人民帶來了一場全國范圍的天文盛宴。

圖1-日全食過程示意圖（來源見水?。?/p>

       8月21日，從美國西海岸的俄勒岡州到東海岸的南卡羅萊納州，日全食沿著一條寬度約為110公里的日全食帶橫跨了美國的14個州。對于近日的這場盛大的視覺盛宴，美國民眾十分興奮，開啟了萬人空巷模式，全民出門看日全食。科學家們也抓住日全食的時機，對太陽進行科學觀測。為了取得更好的觀測效果，他們甚至動用了噴氣式飛機和高空氣球。

圖2-8月21日美國日全食發(fā)生時的太陽（來源：wikipedia.org）

       能夠親眼見證這次日全食的人是幸運的，因為這種黑夜和白天在幾分鐘內(nèi)交替的天文奇觀，將在未來的某一天消失。

       相信大部分讀者都了解，日全食的發(fā)生，是因為月球恰好擋在了太陽和地球之間。而金星、水星這兩顆大行星有時也會正好出現(xiàn)在地球與太陽的正中間，天文學將這種現(xiàn)象稱為“金星凌日”和”水星凌日“。雖然金星、水星的半徑和體積都比月球要大，但當凌日發(fā)生時，我們在地球上幾乎感受不到它們對太陽光的遮擋。如果要觀測這兩種天文現(xiàn)象，還要借助望遠鏡等特殊工具。

       月球之所以能以較小的身軀完成遮蔽陽光的壯舉，是因為它與地球的距離比金星和水星小的多。這與我們生活中的直覺是相吻合的：駕駛家用轎車在路口等紅綠燈時，停在車前的廂式小貨車就可以擋住前方很大一片視野。而當我們以百米左右的正常車距在高速路上行駛時，即便前車是巨無霸式的大貨車，也不會遮擋太多視野。即便是月球本身，如果處于地球和太陽間時，恰好處于軌道上離地球較遠的遠地點，也無法完成完全遮擋太陽的任務。這時，地球上的人們看到的不再是日全食，而是日環(huán)食：太陽的中心部分黑暗，邊緣仍然明亮，形成光環(huán)。

圖3-月球處于遠地點時，無法完全遮擋住太陽，就會發(fā)生日環(huán)食（來源 Wikipedia.org）

       當阿波羅飛船搭載宇航員登上月球時，他們在月球上安裝了可以高效反射激光的反射器。在那之后，地球上進行天體測量研究的天文學家們就可以利用射向月球后被反射回來的激光，精確地測定地球和月球間的距離。而測量結(jié)果表明，月球正在以每年3.8厘米的速度遠離地球。

       月球為什么會與我們的地球漸行漸遠？其實，這是地球自轉(zhuǎn)與月球公轉(zhuǎn)相互作用的結(jié)果。月球圍繞地球公轉(zhuǎn)一圈大概需要27.3天，而地球自轉(zhuǎn)一圈的時間只有24小時，比月球公轉(zhuǎn)一圈的時間要短得多。地球上海洋的漲潮和落潮，一部分動力來自于月球的引力。而潮汐現(xiàn)象除了能讓地球上的海岸地區(qū)感受到海浪的變化外，還會在地球和月球間交換角動量。隨著角動量的交換，地球的自轉(zhuǎn)變慢，月球的公轉(zhuǎn)變快。為了使月球受到的引力和月球公轉(zhuǎn)的離心力平衡，月球的公轉(zhuǎn)軌道半徑就要增加，因此才有了月球遠離地球的現(xiàn)象。如果你用高精度的原子鐘進行測量，會發(fā)現(xiàn)地球上一天的時間每年會增加15微秒（1秒=100萬微秒），這便是地球自轉(zhuǎn)變慢的結(jié)果。在我們的時間系統(tǒng)中，需要定期加入閏秒修正這個偏差。

圖4-DSCOVR衛(wèi)星拍攝的地球與月球的合影 （來源 nasa.gov）

       根據(jù)科學家的計算，在650萬年后，人類將目睹最后一次日全食。之后，月球就再無法徹底在天空中遮擋住太陽，日全食這個天文現(xiàn)象也會成為歷史。

       不過，考慮到650萬年后科技的發(fā)展程度，說不定那時候聰明的人類會想個什么辦法把月球搬回來，好繼續(xù)看日全食呢！