高中地理研究性学习 日食的变化及影响

高中地理研究性学习———日食的变化及影响一课题研究背景09年7月22日的世纪大日食深深震撼了我们，使我们对日食产生了浓厚的兴趣，怀着对科学真理的执着追求，因此本研究小组对此进行了调查研究。

二课题研究意义通过这次课题研究，了解日食各方面的情况，认识到日食对人类生产，生活等方面的影响，同时也对课内学习的日食的知识系统进行扩展，使我们能课内外结合，对日食的知识有更加深入的了解。

三课题研究过程1、小组成员通过互联网搜索和去图书馆查阅有关日食的资料2、整理收集到的资料，并一同观看09年世纪大日食的记录影像3、对影像内容和资料进行分析，再经过小组成员的认真讨论研究，得出大体结论4、对于不懂的部分请教有关专家或地理老师，并验证已得出结论的正确性5、对研究成果进行修改完善四课题研究成果（一）日食形成的原因：日食一定发生在朔，即农历初一当日。

此时月球位于地球和太阳之间时，但因太阳轨道（黄道）与月球轨道（白道）成5°9′交角，故并非每次朔日皆有日食发生，而日食发生时，日月两者皆一定在“黄白交点”（升交点或降交点）附近发生。

简单的说，月球把太阳遮挡住，也就是月球的影子落到地球上，这就是日食。

另外，月球的公转轨道平面和地球的公转轨道平面不重合，而是有一个大约5度的夹角，因此只有当太阳、月球、地球三者在一条直线上，且月球位于两个平面的交点附近时才会发生日食。

所以不是每个月都有日食和月食。

当月球正好转到太阳和地球中间，而三者又在一直线上时，太阳射向地球的光线被月球挡住，又因为月球比太阳小得多，它的直径大约是太阳直径的四百分之一，而月球与地球间距离也差不多是太阳与地球间距离的四百分之一，所以从地球上看，月亮与太阳的圆面大小差不多相等，因而月球下面的黑影落在地球上，地球上被黑影笼罩的地区，就看不到太阳了，或者只看到一部分，这就是日食。

（二）日食的过程初亏：由于月亮自西向东绕地球运转，所以日食总是在太阳圆面的西边缘开始的。

当月亮的东边缘刚接触到太阳圆面的瞬间（即月面的东边缘与日面的西边缘相外切的时刻），称为初亏。

初亏也就是日食过程开始的时刻。

食既：从初亏开始，就是偏食阶段了。

月亮继续往东运行，太阳圆面被月亮遮掩的部分逐渐增大，阳光的强度与热度显着下降。

当月面的东边缘与日面的东边缘相内切时，称为食既。

此时整个太阳圆面被遮住，因此，食既也就是日全食开始的时刻。

食甚：食既以后，日轮继续东移，当月轮中心和日面中心相距最近时，就到食甚。

生光：对日偏食来说，食甚是太阳被月亮遮去最多的时刻。

月亮继续往东移动，当月面的西边缘和日面的西边缘相内切的瞬间，称为生光，它是日全食结束的时刻。

在生光将发生之前，钻石环、贝利珠的现象又会出现在太阳的西边缘，但也是很快就会消失。

接着在太阳西边缘又射出一线刺眼的光芒，原来在日全食时可以看到的色球层、日珥、日冕等现象迅即隐没在阳光之中，星星也消失了，阳光重新普照大地。

复圆：生光之后，月面继续移离日面，太阳被遮蔽的部分逐渐减少，当月面的西边缘与日面的东边缘相切的刹那，称为复圆。

这时太阳又呈现出圆盘形状，整个日全食过程就宣告结束了。

（三）日食的种类1、日食共有三种：日偏食：太阳一部分被月球的阴影遮盖，但另一部分仍继续发光叫日偏食。

日环食：月球只遮住太阳的中心部分，在太阳周围还露出一圈日面，好象一个光环似的叫日环食。

日全食：太阳光球完全被月亮遮住，原本明亮的太阳圆盘被黑色的月球阴影遮盖。

2、形成不同种类的原因：这三种不同的日食的发生跟太阳、月球和地球三者的相互变化着的位置有关，并且也决定于月球与地球之间的距离变化。

地球公转和月球公转轨道都是椭圆，不论是太阳与地球间距离，还是月球与地球间距离，并不是固定不变的，而有时比较远，有时又比较近，因此月球本影的长短也不一样，月球本影最长时有379660公里，最短时为367000 公里，而地球与月球之间的距离最近时为356700公里，最远时达406700公里。

如果某个时刻月球本影比地球与月球之间的距离大，地球上被月球本影扫过的地带就可以看到日全食。

如果月球本影比地球与月球之间的距离小，月球本影的尖端到不了地球的表面，那么在影尖延长出来的小影锥（叫伪本影）扫过的地带可以看到日环食。

被月球半影扫过的地带均可以看到日偏食，在偏食区内离全食区越近，偏食的程度就越大。

月球本影和半影没有扫过的地方，根本看不见日食。

（四）日食产生的影响：1、日食对地球的影响在现代的原子钟出现之前，天文学家通过对日食的古代记录进行研究，发现日食现象导致地球旋转的周期每个世纪变慢了0.001秒。

日全食发生的前后，一个奇怪的现象会吸引国际诸多科学家和媒体的关注：地球上的重力仪数据出现突然降低。

这种现象会发生，是由于在日食期间，月球处于地球与太阳之间，从而减弱太阳的引力场，而月球的引潮力开始起作用。

2、日食对人类的影响日全食发生时，光线会穿过树叶的缝隙投影出新月的影子。

这时，动物常常行为异常，比如飞鸟归巢和蝙蝠等夜行生物会出来活动，而当地的温度通常会下降至少20摄氏度。

发生日食时常会出现几分钟的“黑暗”，这可能会对道路交通、航运、高空和野外作业、建筑施工以及社会治安等带来安全隐患。

同时，日全食造成的天体引力、光度等变化，有可能会对通信系统、网络传播、电力输送和使用等产生不确定的影响。

且发生日食时伴有强烈的电磁射线，还可能会危及人的眼睛。

虽然目前没有证据能够证明日食会对人的身体产生影响，但是这种自然现象对人们的心理造成了严重的影响。

几千年来，地球上的几乎所有文明都把日食看成是灾难的预兆，而历史上很多次日食发生时都会引起社会的骚乱。

（五）日食有助于科学研究1.探索太阳耀斑和日冕物质抛射谜团古今中外的天文学家还曾经数千次地观测到，在太阳周围的日冕层和较低一点的色球层，有时亮度突然增加，这一现象被称为“太阳耀斑”。

大的太阳耀斑爆发时，其瞬间的亮度可以达到平时的几千倍，有的如一条巨龙在太阳上飞舞，有的则像从太阳上发射的绚丽礼花；此外，太阳大气中还有一种活动最为剧烈的现象“日冕物质抛射”，这一现象爆发时，等离子体物质从接近日面的低日冕喷出，就像从太阳发射出的猛烈炮弹一样，瞬时释放出巨大的能量，当这些物质和能量传播到地球附近时，可以造成短波通讯中断、卫星工作失常等破坏现象。

对“太阳耀斑”和“日冕抛射物质”现象的成因，科学家至今无法解释，更无法准确预测。

“耀斑是最强烈的太阳活动现象，因为目前对太阳磁场的精确测量只限于光球层。

所以人们认为，耀斑是受太阳磁场影响而成，但其实太阳耀斑起源于日冕磁场，日全食的上演可以提供研究的良好观测时机。

”2.寻求太阳黑子的变化原因太阳黑子是太阳上的小黑点。

科学家通过对太阳黑子几百年来的系统观测，发现日面上的太阳黑子的数目具有平均为１１．１年的周期变化，这一周期被称为“太阳活动周”。

太阳黑子较多的年份，太阳上的活动现象如太阳耀斑、日冕物质抛射等就比较频繁。

此外，人们还发现，不仅黑子的数目呈现周期性的变化，它们在太阳表面上出现的位置也呈现出规律性的变化。

但直至现在，科学家仍然不能解释太阳为什么会产生黑子？为什么在不同的时段、在不同的地点产生黑子？为什么有些黑子的出现会引发太阳活动，而有些黑子则不会引发太阳活动？目前，国际天文学家普遍认为，要解开太阳的这些谜团，谜底就藏在太阳的磁场中，是磁场控制着太阳上的各种活动现象。

而日全食的发生，十分有助于科学家进一步研究太阳磁场。

3.有助开展寻找引力波的探测实验由于引力波探测是关系到能否打开一扇天文观测窗口的大事。

所以上世纪至今,世界少数发达国家倾注大量的人力、物力、财力于引力波的实验探测。

但是截至今天还没有人宣布直接测量到引力波。

而日全食可以为引力波及其他基本物理问题的探索提供机会。

我国科学家曾经用高精度微伽重力仪，在日全食的“初亏”和“复圆”时检测到两个“重力谷现象”，这是中国人成功探测到引力波的重大实验。

4.人类在日全食中发现氦元素１９世纪前，人们普遍认为，人类永远不可能知道天体的化学组成，因为人类不可能把星星拿到地球上做化验。

但是，１９世纪初，科学家发现太阳光谱不是连续的，而是有许许多多的暗线，其叫做吸收线。

光谱就像人类的指印，不同的化学元素对应不同的光谱。

人们分析光谱就可以知道太阳有些什么元素。

１８６８年８月１８日，在现孟加拉国附近，有一次条件比较好的日全食，法国天文学家让桑在观测日全食的时候，看到日珥光谱里面有一条奇特的黄线。

这条黄线跟钠线的位置相似，但不是钠，而是一种未知的元素。

让桑于是写了一封信寄往巴黎科学院，这个信在路上走了两个多月才到达巴黎。

无巧不成书，这个时候巴黎科学院收到了另外一封信，是英国天文学家洛克耶寄过去的，也报告了在日全食观测中同样的发现。

同样的两封信报道了一样的情况，引起了科学界的高度重视。

科学家们给这种新元素起名为Ｈｅｌｉｕｍ（氦），这个词源自古希腊语太阳，意思是“太阳元素”。

这时候，人们还没有在地球上发现氦元素。

人们为此苦苦探索。

终于在１８９５年，科学家通过分析太阳的钇铀光光谱发现了氦。

（六）课题研究总结课题研究不仅让我们了解了许多知识，也让我们懂得了团队中的合作精神，懂得了自主学习，使我们更贴近生活，了解了生活中的许多事情和某些问题，使我们见识更加广阔，吸收外界更多的知识，课题研究让我们受益匪浅!。