我们已经预测日食超过 2000 年了。下面介绍方法。

想象一下。你是一个古老的人类，你那可靠而忠诚的太阳突然出乎意料地变暗了。这让你感到害怕。你想，“如果它再也不回来了怎么办？天哪，我们到底做了什么才让它回来的……哦，它又回来了。呼。”但随后，多年来，这种情况不断发生。你开始对太阳的忠诚失去信心，并开始记录这些事件发生的时间。几个世纪过去了，最终形成了足够的模式，早期文明能够预测这些疯狂事件何时会发生。

“认为这不是随机的这一观点相当不可思议，”德雷塞尔大学历史学副教授乔纳森·塞茨说道。“美索不达米亚人首先发现了这一点，部分原因是他们有记录事物的习惯。他们这样做是因为他们觉得这些事物有意义——它们不仅仅是随机的自然现象。”

美索不达米亚人的记录可以追溯到公元前 700 年左右，他们能够确定沙罗周期的长度——即月球、地球和太阳排成一线发生日食的时间间隔。沙罗周期每 18 年发生一次，持续 10 天（闰年为 11 天），8 小时，在地球上留下阴影。额外的 8 小时意味着日食的位置会随着地球自转而随时间而变化。

尽管古代天文学家无法监测沙罗周期的所有迭代（日食可能发生在海洋中部或无人居住的地区），但他们能够很好地确定部分时间，从而知道日食何时会发生。但在历史上的这一时刻，他们只知道时间。为什么以及如何发生，则要等到很久以后了。

希腊生活

到了希腊人，对亚里士多德等思想家来说，仅仅知道某事正在发生是不够的。知道为什么会发生同样重要。“希腊人对因果关系非常感兴趣，”塞茨说。日食的意义不如其他因素重要：“对他们来说，你只有能解释它，才能理解它。”

古希腊人的观测帮助人们弄清了行星的运动方式以及地球的形状。在没有望远镜的情况下，他们仍然认为月球是一个发光的天体，与我们岩石家园大不相同，但他们弄清楚了月球相对于地球的相对运动。尽管他们认为地球是宇宙的中心，但他们发现日食是太阳投射到地球上的新月阴影。

亚里士多德和托勒密为了解日食而开发的技术一直沿用到几百年后哥白尼和牛顿出现为止。

“这并不是说在此期间什么都没发生，”塞茨补充道。人们在中世纪不断巩固古代文化的知识，积累更多数据，并开始改进技术。“特别是在伊斯兰世界，他们非常关注天文学和占星术，开发了星盘来测量天空的角度，并试图改进这个系统，”塞茨说。

后来，第谷·布拉赫等思想家建造了巨型象限仪，以便更准确地测量日食期间太阳的运动，有些人还使用我们今天仍在使用的技术来测量日食。“他们在中世纪确实使用过针孔相机，这可以让你更好地测量日食的强度，”塞茨说。

欧洲远非唯一一个注意到日食发生的地方。中国人与地中海人大约在同一时间开发了自己的日食预测方法，同时他们也通过悠久的记录历史发现了日食的规律。有证据表明玛雅人也有测量日食的方法，但几乎所有的记录都在欧洲入侵美洲期间被征服者残忍地销毁了。

尽管人们对日食有了更多的了解，但大多数文化仍然将其视为不祥之兆。随着望远镜的出现，对日食的解释（慢慢地）开始发生变化，望远镜揭示了月球的地形，使日食预测变得更加精确。事实上，18 世纪天文学家埃德蒙·哈雷绘制了一张即将到来的日食路径图并将其公布出来，希望公众不会在太阳短暂消失时惊慌失措，观察者可能会收集更多关于日食在不同地点持续多长时间的数据。日食观测的现代时代终于开始了。

现代

美国宇航局的可视化专家厄尼·赖特说：“我们现在使用的方法是基于 19 世纪人们发明的。”最早使用更现代的计算方法预测日食路径的人是弗里德里希·贝塞尔和威廉·肖维内。

“贝塞尔在 1820 年左右提出了我们现在使用的数学基本概念，肖维涅在 1855 年将其转化为现代形式，”赖特说。

如今，由于我们对月球形状有了更深入的了解，我们可以更加准确地描述月球。与你曾经费尽心思画过的每一幅小学图画相反，月球实际上并不像香蕉或完美的球体。与地球一样，月球也有山脉和山谷，这使得它的边缘有些粗糙，这意味着它的阴影也不均匀。

“19 世纪的方法假设月球是光滑的，并假设所有观察者都在海平面上，”赖特说。“当你用铅笔和纸做这件事时，你必须做出这些简化。”

从 20 世纪 40 年代末到 1963 年，一位名叫查尔斯·伯利·沃茨的天文学家花了无数的时间绘制月球表面的变化，重点关注从地球上看到的月球外缘的地貌。他绘制的详细地图使日食预测更加准确。突然间，日食的阴影不再是椭圆形，而是一个多边多边形，每个角都与月球边缘的山谷对齐。

随后，NASA 又迈进了一步。NASA 的月球勘测轨道飞行器以瓦特的工作为基础，详细地捕捉到了月球的地形，而这在地面上拍摄的月球照片中是不可能得到的。

赖特利用月球形状、地球地形以及太阳、月球和地球的位置数据，对日食阴影将穿过美国的哪个位置进行了极其详细和精确的计算。

这次日食预计将成为历史上观测次数最多的日全食。人类已经花了数千年时间观察和记录日食，研究人员仍希望了解很多东西。

“我们最近一直在谈论太阳大小存在一些不确定性的事实，”赖特说。“事实证明，日食是测量太阳半径的一种非常灵敏的方法。太阳的半径约为 696,000 公里。但如果半径改变 125 公里，日全食的持续时间就会改变整整一秒。”

如果很多位于预测路径最外层的人（比如在圣路易斯或堪萨斯城某些地区观察的人​​）报告说他们看到了很多贝利珠，而且太阳从未完全变暗，那么人们就会知道太阳可能比我们想象的要大一点。如果是这样，那么这一贡献可以帮助未来的天文学家进一步完善他们的预测。

当您查看日食路径，惊叹于现代科学如何精确地确定阴影以 1400 英里/小时至 2500 英里/小时的速度穿过该国的时间、地点和方式时，请想想所有帮助实现这一目标的几代人；从几百年来不知道发生了什么但仍费心记录下他们所看到的一切的观察者，到建造现代卫星使今年的日食地图如此精确的人。他们所有人的努力才让我们走到今天这一步。