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持续时间超过四分钟的日全食现象十分罕见。
美国百年一遇的时间最长、可见度最高的日全食将出现在2024年4月8日
2017年8月21日，从俄勒冈州胡德山国家森林看到的日全食期间的日冕。
(图片来源： Paul Souders/Getty Images)
如果我们将发生在4月8日的“北美最大的日食”与百年来其他的日食进行比较，那么它能排到哪里呢？
事实上，它最终会名列前茅。
在从1925（含）到2024的一百年间，所被采样的总共75场日食中，日食的最大持续时间平均为3分钟13秒（包括环形日全食/混合日全食和非中心日全食）。此外，据比利时专门研究天体力学的地球和行星科学家Jean Meeus称，日食的绝对最大可能持续时间最长为7分钟32.1秒。
所以，当持续时间超过4分钟时，它就可以被视作一次罕见的日全食。而即将到来的4月8日的日全食，它的最大持续时间将会在中墨西哥北部达到4分钟28.2秒。在我们采样的75次日食中，有29次属于“四分钟及以上”组，而4月8日的日食持续时长排名位于前25％。
百年间的比较
更引人瞩目的是这百年间跨越美州边境的所有日食之间的比较。下表列出了这些内容。
不包括我们分开的2024年日食，这次特殊的调查中包含了14次日食。其中发生在1930年4月28日的这次，是罕见的环形日全食，也称混合日全食，食径的这一部分产生了（尽管非常短暂的）日全食，经过了西部五个州的部分地区。
（图片来源：Fred Espenak的日食预报）[1]
（图片来源：Fred Espenak的日食预报）
（图片来源：Fred Espenak的日食预报）
（图片来源：Fred Espenak的日食预报）
将2024年4月8日的日食与表中共13次的特征比较，结果如下：
持续时间：这14次美州的日食的平均时长为1分钟58秒。这种标准下，有7次日食超过了平均水平，13次日食中只有两次超过了三分钟（1970年3月7日与1991年7月11日）。除了4月8日这次发生在德克萨斯州南部，总持续时长可达到4分钟27秒的日食以外，只有1991年的日食持续时长才能超过4分钟。
最大高度：日食中的太阳在空中的位置越高，它更容易摆脱雾霾或云层的遮挡。即将到来的4月8日的日食高度是69°（在南德克萨斯州）。美州其他14次日食的高度平均值为32°，低于半空。13次日食中，4次的太阳是高于半空的（大于45°）。然而，值得注意的是，在14次日食中第二高的，是发生在1930年4月28日的一次日环食，高度可达62°，同时“全食”只有一秒钟！
最大路径宽度：在全食时，投射在地球的表面的月亮的阴影呈椭圆形。椭圆形的阴影如何出现则取决于太阳距离地平线的高度。美州14 次日食的平均食径宽度为89英里。即将到来的4月8日的这次日食食径宽度为108英里，排名第四，仅次于1979年2月26日、1991年7月11日和1990年7月22日这三次日食。
事实上，1979年的食径宽度比2024年长83英里。
1979年2月26日在加拿大 Carberry, Manitoba观测到的的日全食 (图片来源：Alan Dyer/Stocktrek Images/Getty Images)
然而，需要指出的是，在1979年的这次日食中，太阳的最大高度只有24°（位于北达科他州西北部，靠近波特尔镇），而本影以相当倾斜的角度投向地球。因此，地球本影的投影是一个高度细长的椭圆形，短轴和长轴分别为83英里和191英里。然而，在4月8日的南德克萨斯州的那次日全食，太阳的高度将为69°——大约是1979年的三倍。所以，2024年这次，月亮的影子会更圆，而不是细长的椭圆形。
换言之，在1979年北达科他州，在日全食中期，一个位于日食轨迹的中心的人距离本影的前缘或后缘不超过41.5英里。另一方面，4月8日在南德克萨斯州的日全食中期，位于日食轨迹中心的观察者距离本影阴影的前缘和后缘将高达54英里。
可见区域：所有的日食似乎都有一个不通情理的习惯，不在人多的地方出现。确实，在我们采样的14次日食中，只有很少的几次覆盖了大都市区（1925年在纽约；1954年在明尼阿波利斯；1959年在波士顿），但多数情况下，观测日食的观众主要由城镇居民和社区团体组成。即使是1970年位于大西洋沿岸的日食，阴影仍然完全错过了人口多的东北走廊。经历过日全食的最大人口中心是弗吉尼亚州诺福克-朴茨茅斯的大都市区，为508000人。而且，整个日食覆盖的区域内的总人数大约少于两百万。
相比之下，2017年8月的日全食，它的食径沿着海岸延伸，共有一千一百万观众观看。但同样会令人印象深刻的是，即将到来的4月8日日全食将覆盖从德克萨斯到南英格兰众多大都市地区，预计将有三千二百万人有机会亲眼看到这一惊人的景象。即将到来的4月8日日食很有可能是在美洲历史上被月亮的本影覆盖的人数最多的一次！
2024年4月8日日全食食径所经过的地图 [2]
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遥远的过去与不远的将来：据我们目前所知的一切而言，很明显，就美国而言，2024年4月8日的这次日食相当特殊。事实上，只有一次日食可以与其比肩，这就是1806年6月16日的日食。在那一天，月亮的影子扫过了整个北美，穿过了中西部北部，并继续穿过了纽约州和新英格兰。从整体持续时间的角度，这次日食是整个19世纪的北美大陆最长的一次日食，直到21世纪中叶也没有日食能与之媲美。
1806年日食的总相位在马萨诸塞州马布尔黑德（波士顿东北部）附近持续了4分钟53秒，
全食中期的出现在当地正午前半小时，太阳接近天空最高点：70°。
而直到2045年8月12日，毗邻的美国才将要首次经历六分钟以上的日全食。这一独特日全食的预计最大持续时长将为6分钟6秒，位于佛罗里达州圣露西港附近，是美国历史上最长的日全食。在您的日历上做好标注吧！
然而，在此之前，在1806到2045年之间的美国最伟大的日全食就在2024年4月8日。
乔·拉奥在纽约海登天文馆担任导师和客座讲师。他为《自然历史》杂志、《农民年鉴》和其他出版物撰写天文学相关内容。
BY:Joe Rao
FY: 参宿四
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