书城童书奇妙的日食与月食现象(自然瞭望书坊)
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第10章 眼睛的性质和适应

眼睛的结构和性质跟照相机相似,眼睛的晶状体如同照相机的物镜,眼睛的视网膜如同照相机的底片。照相机的物镜把物体的像呈在底片上而感光存储像;眼睛的晶状体把物体的像呈在视网膜上而由感光细胞神经传给大脑存储。眼睛晶状体边缘的肌肉调节晶状体成像,如同于照相机调焦距。眼睛晶状体前面的虹膜可以改变它中央的瞳孔大小,其作用如同照相机的光圈控制进入光流量。

照相机的分辨能力——分辨角θ主要取决于物镜的通光口径(直径D),θ(角秒)≈140/D(毫米);当然还需要底片颗粒很细才足以分辨。眼睛瞳孔在白天强光下可收缩到2毫米,分辨角约70角秒;瞳孔在夜间可放大到8毫米,分辨角约18角秒,但视网膜的颗粒状结构仅可分辨0·01毫米,因而限定眼睛的实际分辨角为1~2角分,各人的情况还有差别。所以,就是眼睛戴上减光镜去直接看太阳也只可能辨别出特大的黑子,而分辨不清较小的黑子。虽然在日全食开始和终了时刻的“贝利珠”(或许还有日珥)强光也会被肉眼看见,但分辨不清。顺便地说,眼睛以及照片上见到“贝利珠”光芒四射很壮观,但那却不是真像,而是眼睛或照相机的缺陷造成的。读者可以在平时检验一下自己的“视力”,比如观察金星时可否看出是“月牙”形的。眼睛对不同波段光的敏感程度是有选择性的,而且白昼与夜晚又不同。眼睛可感受波长400-700纳米的可见光,对黄绿光最敏感,对红光和紫光的敏感度较低。在白昼,最敏感的是波长555纳米的光;在夜晚,最敏感的是波长510纳米的光。实际上,眼睛在黑暗环境下比白昼还敏感,甚至可觉察几个光子作用。

眼睛从黑暗到光亮环境适应较快,但从光亮环境到黑暗需有15分钟以上时间才能适应,在黑暗环境下观测中应避免强光照射眼睛。所以需要在日全食前半小时就戴上减光太阳镜,以适应黑暗,到日全食时再取下太阳镜,就可以得到观测暗淡的太阳色球和日冕的好效果。目视观测的时间分辨率较高,可以观测到天体的变化现象,但视觉反应要慢0·1-0·25秒,而且光作用停止后还有“视觉停留”,不能辨别快于25次/秒的闪现现象。

在准备观测日全食的时期,可以从以下方面考虑观测地点的选择。

(1)在日全食带中心线附近,日全食的“食延”长,可以较从容地进行更多的观测。宜选择日全食时太阳的地平高度角较大(离天顶更近)的地点,地球大气更透明和稳定,从而看到的日冕更亮、范围更大。

(2)根据气象资料,观测日全食时应选择天气晴朗概率大、风沙少的地方。局部小气候更重要,比如,湖中的岛或半岛、植被多的地方一般是大气宁静度很好的地方。

(3)交通与生活条件应比较方便。

显然,乘飞机或气球可以保证天气晴好,还可以追踪一些月影的移动而增长观测时间。1968年9月22日那次日全食仅经过新疆自治区的国界附近,日全食时太阳的地平高度角仅约7度,“食延”仅20秒钟,有三个小组就是乘飞机到万米高空观测日全食的,天空真是又暗又清澈,观测条件改善多了;但也有高空气流不够稳定,飞机颠簸而感光1秒以上的日冕像抖动了。美国也乘飞机观测2008年8月1日的日全食。国外还有日全食旅游到峨眉山“金顶”观测日全食,由于海拔3099米已在云层之上,不必像山下的观测者那样为有云天气担心了。

对于2008年8月1日的日全食,已有人考察了新疆的伊吾和甘肃的酒泉等地,好天气机会较大,那里地广人稀,届时观测者蜂拥而至,在交通和生活上可能有困难,“丝绸之路”可能拥堵。不过,这次日全食恰逢夏季,交通和旅游较简便,相关部门也会考虑解决的(例如,1997年3月的黑龙江省漠河的日全食,就加开了专列火车),但也需日全食观测者事先及早联系落实好!当地也会给居住民宅或野营的便利。笔者在1958年元旦的寒冬到甘肃和新疆交界的地质队出差,当地连火车站也没有建好,由于当地人的热情帮助,在帐篷里共度新年。如今,由于大西北的开发,各方面条件会好多了。

2009年7月22日的日全食发生在繁华的长江流域,旅游很方便,只是天气条件未必理想,可以先根据前面已给的区域平均气象条件以及实地情况,准备几个候选观测地,届时可以根据当时气象预报来及时变更。前面谈到国外日食旅游选择峨眉山金顶,的确是最为理想的。可以调查一下,日全食带可能还有类似高于云层的“仙境”,当然,如果自己有专门的旅行汽车就更方便了。