近几年观看天文现象成了外出旅游一大源动力,不少人为了璀璨星空跑上西藏高原,更有甚者不远万里跑到芬兰、俄罗斯看极光大潮。可与即将横跨美国全境、全程持续超四小时的超级日食相比(Great American Eclipse),星空、极光简直是小巫见大巫。如果你现在仍不清楚此次超级日全食,那不要错过这份日食观看、拍摄指南。
99年一遇的超级日全食
根据NASA预测,此次日全食将于太平洋夏令时21日上午9:05率先降临在俄勒冈洲的林肯海滩,到了太平洋夏令时10:16在俄勒冈州完全展开,依次通过、爱达荷州、怀俄明州、蒙大拿州、内布拉斯加州、爱荷华州、堪萨斯、密苏里州、伊利诺伊州、肯塔基州、田纳西州、佐治亚、北卡罗莱纳州、南卡罗来纳州,形成一条宽度约70英里的“日全食带”,塞勒姆市、堪萨斯城、哥伦比亚市等大城市都能看到日全食。到了东部夏令时下午2:48日全食在南卡罗来纳州查尔斯顿附近结束陆地观看窗口,完全结束时间为东部夏令时下午4:09。
黄色的是日全食带日全食持续时间最长是在伊利诺伊州卡本代尔附近,持续时间将达到两分四十秒钟。根据早前香港天文学会网站的博客文章称,以观测机会计算,最佳的观赏地点首选俄勒冈州的马德拉斯(Madras, Oregon),全食时间为2分4秒;其次是爱达荷州的涉河河谷(Snake River Valley, Idaho),全食时间为2分18秒;第三选择为怀俄明州的卡斯珀(Casper, Wyoming),全食时间是2分26秒。如果你想知道日全食带中某一位置日全食何时开始、何时结束,可以点击此跳转到NASA官网查询。
若是说2016年里11年一遇极光大潮已是难得的天文现象,那美国超级日全食简直是拼尽美国人民的RP值、天佑川皇,这是99年来第一个横跨美国全境的日全食。同时日全食出现时机非常好,夏季雷雨即将结束并转为南下,北美季风(亚利桑那季风)暂停,容易产生风暴的高速气流还没从加拿大南下,迎接日全食是少云、干燥的天气,非常适合观看日全食。
观看指南
如果你身在美国或即将前往美国旅行、公干,那千万不要错过此次超级日全食,在看日全食前更要做好准备。美国爱达荷州应急管理办公室为了应对此次日全食,推荐了观看日全食所需装备,包括日食眼镜,每人每天两加仑的水,不易腐烂的两天份食品,能接收NOAA(美国国家海洋和大气管理局)广播的收音机,毛巾,手电筒及备用电池,急救包,垃圾袋、地图、手机等等。
如果你是在城市里观看日全食自然不需要如此多装备,一副日食眼镜与一条毛巾(日全食时天气会突变)足以,但必须注意的是不能用普通太阳眼镜代替日食眼镜。日食眼镜是采用专业减光片或减光膜制成的,其可见光透光率不超过3/10000,并能有效过滤紫外线与红外线。太阳眼镜透光率远远高于日食眼镜,佩戴太阳眼镜观看日食损害眼镜。
为“Great American Eclipse”准备的一次性日食眼镜使用望远镜观测日全食前,必须在望远镜前端镜片上安装上巴德膜。巴德膜正式名字是“AstroSolar”,生产商“Baader Planetarium”公司音译为“巴德”,所以被天文爱好者称为巴德膜。常见的巴德膜拥有ND 3.8和OD 5.0两种密度,ND 3.8用于摄影用途,透光率为16/10000,OD 5.0多用于制作日食眼镜,也可用于摄影,透光率可低至1/10000。
如此难得日全食观测机会NASA自然不会错过,做法也更为高大上,直接派飞机上天。在NASA资助下,来自西南研究院的Amir Caspi及其团队改装了两架WB-57F喷气飞机,在机鼻上加装了30FPS速率的高分辨率摄像机,以及银色的反射隔温层。届时WB-57F将会在德克萨斯州休斯顿的约翰逊航天中心起飞,沿着月亮造成的阴影,以50000英寸飞行高度穿越密苏里州、伊利诺斯州、田纳西州,记录约三分半钟的日全食过程。相比在地面拍摄,高空拍摄的环境亮度更低,仅为前者二十或三十分之一,避开了底层大气的乱流,非常利用观测太阳运动。
改装后的WB-57FWB-57F观测日全食想象图拍摄指南
与日晕、日华相比日全食是一个低概率自然现象,古人看见日食会惊讶到以为是天狗食日,即使是坐着飞机满世界旅行的今天,一生中能看到日全食的机会仍是少之又少,更别说拍摄日全食了。那在日全食来临时如何把它记录下来,用手机可以么?
蓝色焦距对应全副上图是一张不同焦段下太阳在画面中大小参照表与示意图,画幅设定为全画幅(36×24mm),智能手机镜头等效全副焦距26mm至38mm间,即使双镜头长焦拍摄也不会超过60mm焦距,太阳尺寸最多只有0.3mm,画面上一个小圆圈而已。在不使用附加镜下手机拍摄日全食只有一种方式,画面下方为地景、其余为天空,间隔拍摄日全食过程,后期中把所有照片中的太阳合成到一张照片中,得到一张日全食串图。由于日偏食时太阳亮度很高,超过手机曝光的上限值,摄像头前必须安装ND减光滤镜,等到日全食时再摘下。手机拍摄日全食好比手机拍摄星空,能拍,但非常麻烦,效果不好,相机拍摄日全食才是正道。
D700+24-70 2.8G拍摄的日全食照片,焦距为35mm,该焦距下只能捕捉太阳的大致形态。采用手机拍摄日全食能获得相似构图、内容的照片,但画质逊色很多。相机拍摄日全食方式非常多,成本更是可高可低,但开始拍摄前必须了解日全食过程、日全食中有什么可拍以及自己想拍摄什么内容。日全食过程可分为初亏、食既、食甚、生光、复圆。初亏就是开始日食,此时太阳亮度非常高,相机镜头必须采用ND镜或其它减光镜才能捕捉到太阳细节;食既是日偏食(Partial)的过程,太阳保持在高亮度,同样需要ND镜拍摄。
食甚即日全食,在食既即将结束、食甚开始前进入拍摄日全食高峰,此时可以用长焦镜头捕捉贝利珠(Baily’s Beads)、钻石环(Diamond Ring)。月球表面有着许多高山,因此月球边缘是不齐整的,在食既进入食甚的瞬间阳光会从月边的环行山凹空中喷薄而出,形成一个个亮点,犹如美丽的珍珠。在1836年弗朗西斯·贝利正确地解析了该现象的成因,所以称为“贝利珠”。当贝利珠结合色球层(Chromosphere)时,会如一刻钻石戒指挂在天空上,该现象倍称为钻石环。
贝利珠与钻石环在食既时太阳完全被月球遮挡,此时可以开始捕捉Corona(日冕)、日珥(Prominences)。日食结束后生光、复圆过程,拍摄内容反转过来——钻石环、色球层、贝利珠、日偏食。
日冕如果你只想用相机捕捉日全食大致形态以及轨迹变化图,你仅需要一台入门套机、对应口径的ND滤镜以及一个足够结实三脚架即可。可追求日全食细节,那你至少需要一枚300mm焦距(等效全副)的长焦镜头,最好是APO复消色差的镜头,因为相机直面的是光源本身,而不是地面反射的光线。除了长焦镜头以外,也可考虑转接天文望远镜。无论是优质的长焦镜头与天文望远镜都是一个价格不菲。搭配长焦镜头拍摄日全食相机必须具有一定连拍能力,不能是拍摄4、5张RAW格式照片就要存储10秒钟的入门相机。如果你还有赤道仪,甚至可以来个HDR的日冕。
当你准备好器材,来到日全食拍摄地,只差拍摄临门一脚了,可你既没有拍摄日全食经验,日全食持续时间更只有短短两分多钟,如何是好,总不能拍一张看一张回放吧。太阳是一个非常稳定的恒星,发光强度基本是一致的,因此人们很早前就制作了一张日全食拍摄参数表,上面指出了哪些拍摄内容需要ND,不同拍摄内容具体参数是多少,只要跟着这张表曝光就不会出现太大误差(下图)。
注:Partial日偏食,Baily’s beads贝利珠,Chromosphere色球,Prominences日珥,Corona日冕,Diamond Ring钻石环下一次日全食
现在距离美国超级日全食已经不到两周时间,即使有心有力也未必能赶过去,办美签也是要时间的,错过此次日全食朋友只能寄希望于下一次了:
2019年7月2日:日全食划过南太平洋后,将于傍晚时分抵达南美洲,智利、阿根廷将看到日落中日全食
2020年12月14日:日全食再次降临智力与阿根廷(幸运值A+)。
2021年12月4日:南极洲(还是靠近智利、阿根廷的南极区域)
2023年4月20日:澳大利亚北面海洋,巴布亚新几内亚
2024年4月8日:墨西哥,美国
……
2034年3月20日:北非,西亚,中国青藏高原
2001至2020年日食出现地区,图中蓝色标记为日全食在未来数年里日全食依然会降临地球,主要集中在南半球。在中国境内出现日全食最早也要2034年3月20日,不过届时青藏高原大雪封山,难以进入。想要中国境内看到日全食最快也要到2035年9月2日,届时日全食将会贯穿中国北部,酒泉、包头、大同、北京、唐山、青皇岛等城市都能看到。在2018年8月11日、2019年1月6日、2019年12月26日、2020年6月21日中国境内还会出现日偏食、日环食,想不出国看日食千万不要错过这些时间点。
2021至2040年日食出现地区