日食通常都是引人注目的事件。但 4 月 8 日的日全食将使这种体验更加震撼。
与 2017 年横扫美国的上一次日全食相比，今年的日全食持续时间更长，天空将变得更暗，太阳本身也将呈现更加生动的景象。数百万人将能够走出家门，观看他们一生中最令人震惊的天文事件之一。
这也将是 20 年来最后一次横跨北美的大日食。所有这些都意味着，对于普通观察者和科学家来说，这是一个特别难得的机会。以下是有关这次壮观事件的一些信息。
为什么这次月食将持续更长时间并且太阳更加活跃？
4 月份，月球将位于轨道上与地球相对接近的位置，使月球显得特别大。因此，对于任何有幸看到全食带的人来说——月球完全遮挡太阳圆面——这将是一次特别黑暗的月食，持续时间将近 4 分半钟。这比美国大日食2017 年（日期：8/11/17）。
此外，太阳将在 2024 年接近太阳活动高峰期。这是其大约 11 年活动周期的高峰期。因此，大量明亮的花瓣状等离子流将从日冕（太阳的外层大气）延伸出来。太阳活动的增加也增加了日冕物质抛射的可能性，日冕物质抛射是被困在磁场环中的大量热气体从太阳表面喷出。
观察日食的时间更长，太阳活动更活跃，这不仅会让它成为一场更精彩的演出，而且对科学家来说也是一件好事，因为他们拥有比以往更多的望远镜、传感器和卫星来研究太阳。即使没有其他设备的观众也应该能够看到流光和日冕物质抛射（如果发生的话）。
这次日食的路径有何不同？
制图师迈克尔·泽勒说：“将有近 3200 万人处于日全食带内。”这一数字大约是 2017 年日食期间的 2.5 倍。而且“从巴尔的摩到波士顿的东海岸主要大都市距离日全食带都约 200 英里。”
这意味着，大部分美国人都能看到日全食带，GreatAmericanEclipse.com 创始人 Zeiler 说道。美国每个州以及墨西哥西北部和加拿大东南部的部分地区都能看到日全食。
2024 年的日食路径对于使用雷达研究高空带电粒子的研究人员来说也特别有用。布莱克斯堡弗吉尼亚理工大学的空间科学家 Bharat Kunduri 表示，与前两次北美日食不同，今年的日食路径位于全球超级双极光雷达网络的三台雷达的观测范围内。
这些雷达监测地球大气中带正电的原子和带负电的电子组成的气态等离子体，这种等离子体是在太阳光将电子从原子上剥离时产生的。等离子体构成了电离层，它就像无线电信号的镜子，可以将地面发射器发出的信号反射回接收器，而不是让信号传到太空。这扩大了发射器可以到达的范围。电离层还会改变 GPS 卫星向地球传输的信号。考虑到这一影响对于确保 GPS 系统的准确性至关重要。
日食期间，就像夜间一样，太阳的所有辐射都会消失，大气密度和电离度都会降低。“无线电波的表现也会有所不同，”昆杜里说。在日食期间使用雷达网络中的仪器可以帮助科学家更好地了解太阳如何产生电离层以及等离子层如何影响卫星和无线电的传输。
他说：“日食给我们提供了一个绝佳的机会来研究高层大气突然变化时会发生什么情况。”
这次观测日冕物质抛射的机会有何独特之处？
由于这次太阳活动增强，陆地日食观察者和太空卫星同时研究日冕物质抛射的可能性异常高。欧洲航天局的太阳轨道器和美国宇航局的帕克太阳探测器月食发生时将从侧面观察太阳。
这意味着地面观测者将能够观察到日冕物质从太阳向外喷发，而如果卫星恰好位于喷发路径上，它们将正面观测到这一事件，并可以在太阳物质飞过时采集样本。这是两颗卫星寿命中唯一一次在太阳活动高峰期发生日食。
马里兰州劳雷尔市约翰霍普金斯大学应用物理实验室的天体物理学家 Nour Raouafi 表示，“如果我们有幸遇到这样一个粒子，而且它正在“向航天器传播”——那么在日全食期间观测它将是一件非常有趣的事情。”
科学家希望更多地了解日冕物质抛射，因为当太阳喷发瞄准地球时，可能会破坏通信和电网，并可能威胁到绕地球运行的卫星或宇航员。
除了观察任何喷射现象外，卫星的观测结果还可以帮助确认特别快速的太阳风的来源，这些太阳风似乎是由在磁场中形成的扭结靠近太阳表面（日期: 7/7/23）。
反过来，对太阳风的了解有助于解释日冕物质抛射如何影响地球。这是因为，拉乌阿菲说，抛射会在太阳风中堆积物质，这“会影响这些事件到达地球的时间。因此，了解 [抛射] 之前的太阳风状况对于预测它们何时到达或它们的重要性至关重要。”
科学家计划采用哪些方法来研究这次日食？
计划于 2024 年进行的几项实验是对过去日食的重复。一些实验采用了更新的仪器。其他实验将受益于太阳接近其最大日食时收集的观测数据，以便与 2017 年日食期间太阳所处的更安静的阶段进行比较。所有 2024 年的实验都应该享受到更长的观测时间带来的数据质量和数量的提升。
乘坐载有仪器的 WB-57F 喷气式飞机观察 2017 年日食，同时沿着它的路径飞行总计（序列号 5/29/18）它们将于 4 月再次升空，科罗拉多州博尔德市西南研究所的物理学家阿米尔·卡斯皮说。“这是一个很大的进步，因为我们使用的新仪器可以提供更好的信息。现在正值太阳活动极大期，我们可以观察更多的东西。”
例如，改进的照相机和光谱仪将提供靠近太阳表面的日冕的详细视图。“这次日食的时间也是上次的两倍。在地面上，日食持续 4.5 分钟，”卡斯皮说，“在空中，每架飞机将持续 6.5 分钟。”
他说，如果一切进展顺利，他们还可以发现一些被认为存在于水星轨道内的行星，如果没有月球遮挡太阳的光芒，这些行星很难被探测到。
檀香山夏威夷大学的天文学家沙迪亚·哈巴尔 (Shadia Habbal) 领导的团队还将在喷气式飞机上安装升级后的相机和光谱仪。她还将在墨西哥、德克萨斯州和阿肯色州的站点设置地面观测站。
Habbal 甚至计划派遣风筝上四公里高空的光谱仪位于德克萨斯州克尔维尔附近的一个地方，以避开可能遮挡视线的云层。光谱仪收集来自太阳的光，以确定日冕中的物质成分。“日冕中的变化发生在几秒、几分钟甚至几小时的时间尺度上，”她说。“因此，[日食]持续时间越长，我们也能够捕捉到[更多]随时间变化的事件及其对日冕和太阳风的影响。”
其他重复实验包括气象气球测量压力波日食阴影经过时，大气层中会产生涟漪。而新设计的光谱仪将乘坐湾流喷气式飞机追逐德克萨斯州的日食。
还有许多业余爱好者可以为此做出贡献的新方法或改进方法，包括通过拍摄日食事件的照片帮助制作一部日食超级电影（日期：10/18/23）。
值得铭记的天文事件
今年的日食结束后，北美将在一段时间内不再有日食。2033 年，阿拉斯加州西部将独享日食——这可能部分弥补了它这次在美国各州中处于最差位置的缺陷。（只有阿拉斯加州的一小部分地区能看见部分太阳被遮挡。）此后，2044 年，加拿大将主要出现日食，2045 年，另一次日食将横跨美国和南美洲东部。
虽然 4 月 8 日的天文事件将比许多日食更加生动、持续时间更长，但哈巴尔表示，这并没有降低研究其他日食的重要性。“每次日全食都会带来新的发现。”
如果您是几千万幸运儿中的一员，有机会亲身欣赏日全食，或者是几亿处于日偏食范围内的幸运儿之一，那么这次天文盛事您一定不会想错过。
