日食
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皆既日食
皆既日食は、月が太陽面を完全に覆うときに起こります。太陽の縁（赤線）に沿ってプロミネンスが見られるほか、コロナの広範囲、そして部分的に放射状に広がるコロナ・ストリーマーも見られます。（1999年8月11日）
金環日食
金環日食は、月が太陽の円盤を完全に覆うには遠すぎるときに発生します（2023年10月14日）。
部分日食
部分日食の間、月は太陽の円盤の一部だけを覆います（2022年10月25日）。

日食は、月が地球と太陽の間を通過するときに発生し、地球上の狭い範囲から太陽が完全にまたは部分的に見えなくなります。このような配置は、月の軌道面が地球の軌道面に最も近づく新月期の日食シーズンに、約6か月ごとに発生します。[ 1 ]皆既日食では、太陽の円盤が月に完全に隠されます。部分日食と金環日食では、太陽の一部のみが隠されます。地球の夜側のどこからでも観察できる月食とは異なり、日食は世界の比較的狭い範囲からのみ観察できます。そのため、皆既日食は平均して18か月ごとに地球上のどこかで発生しますが、特定の場所では360年から410年に1度しか発生しません。

もし月が完全に円軌道を描き、地球と同じ軌道面にあったなら、新月のたびに皆既日食が起こるはずである。ところが、月の軌道は地球の軌道に対して約5度傾いているため、その影は通常地球を通り抜けることはない。そのため、日食（および月食）は日食シーズンにのみ起こり、毎年少なくとも2回、最大5回の日食が発生するが、そのうち皆既日食は2回までとなる。[ 2 ] [ 3 ]皆既日食は、太陽と月の中心がより正確に一直線になる必要があることと、月が空で 見かけの大きさが小さすぎて太陽を完全に覆えないことがあるため、稀にしか起こらない。

日食は自然現象です。古代および現代の一部の文化では、日食は超自然的な原因によるもの、あるいは不吉な前兆とみなされていました。天文学者による日食の予報は、紀元前4世紀という早い時期に中国で始まり、現在では数百年先の日食も高い精度で予測できるようになりました。

太陽を直接見ると永久的な眼の損傷につながる可能性があるため、日食を観察する際には特別な目の保護具を使用するか、間接的に観察する技術が用いられます。皆既日食のうち、保護具なしで安全に観察できるのは皆既日食の皆既日食のみです。日食チェイサーやアンブラフィルと呼ばれる愛好家は、日食を見るために人里離れた場所まで旅をします。[ 4 ] [ 5 ]

予測

幾何学

皆既日食の幾何学的形状（縮尺どおりではありません）

右の図は、日食時の太陽、月、地球の位置関係を示しています。月と地球の間の濃い灰色の領域は本影で、太陽は月によって完全に隠されます。本影が地球の表面に接する小さな領域では皆既日食が観測されます。より広い明るい灰色の領域は半影で、部分日食が観測されます。本影の外側の影の領域である前影にいる観測者は、金環日食を観測します。[ 6 ]

月は地球を周回する軌道を、地球が太陽を周回する軌道面（黄道）に対して5度強傾けています。そのため、新月の時には、月は通常、太陽の北または南を通過します。日食は、新月が月の軌道が黄道と交差する点（交点）のいずれかに近い位置にある場合にのみ発生します。 [ 7 ]

上で述べたように、月の軌道も楕円形です。地球から月までの距離は、平均値から最大約 5.9% 変化します。そのため、月の見かけの大きさは地球からの距離によって変化し、この影響が皆既日食と金環日食の違いを生み出します。地球から太陽までの距離も 1 年を通して変化しますが、この影響は小さくなります (平均値から最大約 0.85%)。平均すると、地球から見た月は太陽よりもわずかに (2.1%) 小さく見えるため、中心日食の大部分 (約 60%) は金環日食です。皆既日食は、月が平均よりも地球に近づいたとき (近地点付近) にのみ発生します。 [ 8 ] [ 9 ]

月 太陽
近地点（最も近い） 遠地点（最も遠い地点） 近日点（最も近い） 遠日点（最も遠い）
平均半径 1737.10 km (1079.38 マイル) 696,000  km ( 432,000マイル ) ​
距離 363 104  km ( 225 622 マイル) 405,696  km ( 252,088マイル ) ​147 098 070 キロ( 91 402 500 マイル) 152 097 700 キロ( 94 509 100 マイル)
角直径[ 10 ]33' 30" (0.5583°) 29' 26" (0.4905°) 32' 42" (0.5450°) 31' 36" (0.5267°)
見かけの大きさのスケール
見かけの大きさの 降順で並べる1位 4番目 2位 3位

月は、固定された基準系を基準として、約27.3日で地球を一周します。これは恒星月と呼ばれます。しかし、恒星月の間に地球は太陽の周りを半分公転するため、新月から次の新月までの平均的な期間は恒星月（約29.5日）よりも長くなります。これは朔望月と呼ばれ、一般に太陰月と呼ばれる期間に相当します。[ 7 ]

月は昇交点で黄道を南から北へ横切り、降交点ではその逆の方向に横切ります。[ 7 ]しかし、月の軌道上の交点は、太陽の重力が月の運動に及ぼす影響により、徐々に逆行運動をしており、18.6年で一周します。この逆行運動は、月が昇交点を通過する間隔が恒星月よりもわずかに短いことを意味します。この周期は、交点月または竜月と呼ばれます。[ 11 ]

最後に、月の近地点は軌道上で前進、つまり歳差運動をしており、8.85年で一周します。近地点から次の近地点までの時間は恒星月よりもわずかに長く、変移月として知られています。[ 12 ]

月の軌道は、180度離れた2つの交点で黄道と交差します。そのため、新月は年間で約6ヶ月（173.3日）の間隔をあけて、交点付近で2回発生します。この期間は食期と呼ばれ、これらの期間中に少なくとも1回の日食が発生します。時には、新月が2ヶ月連続で交点付近に近づき、2回とも部分日食となることもあります。つまり、どの年でも少なくとも2回の日食が発生し、最大5回発生する可能性があります。[ 13 ]

日食は、太陽が交点から約15～18度（中心食の場合は10～12度）以内にある場合にのみ発生します。これは日食限界と呼ばれ、太陽と月の見かけの大きさと速度が年間を通して変化するため、範囲で与えられます。月が交点（竜の月）に戻るまでに、太陽の見かけの位置は交点に対して約29度移動します。[ 2 ]日食限界によって最大36度（中心食の場合は24度）までの機会が生まれるため、部分日食（または稀に部分日食と中心食の両方）が連続して発生する可能性があります。[ 14 ] [ 15 ]

パス

宇宙から見ると、 2016 年 3 月 9 日の日食の際の月の影は、地球を横切って移動する暗い点のように見えます。

中心日食の間、月の本影（金環日食の場合は前影）は地球を横切って西から東へ急速に移動します。地球も赤道上で西から東へ約28km/分の速度で自転していますが、月は地球の自転と同じ方向に約61km/分の速度で移動しているため、本影は地球の地図上でほぼ常に西から東の方向に、月の公転速度から地球の自転速度を引いた速度で移動しているように見えます。[ 16 ]

中心食の軌跡の幅は、太陽と月の相対的な視直径によって変化します。最も好条件である近地点に非常に近い場所で皆既日食が発生すると、軌跡の幅は最大267km（166マイル）に達し、皆既日食の持続時間は7分を超えることがあります。[ 17 ]中心食の軌跡の外側では、地球のはるかに広い範囲で部分日食が観測されます。通常、本影の幅は100～160km、半影の直径は6400kmを超えます。[ 18 ]

ベッセル要素は、日食が部分日食、環状日食、皆既日食（または環状日食/皆既日食）のいずれになるか、また、特定の場所での日食の状況がどうなるかを予測するために使用されます。[ 19 ]：第11章

ベッセル要素を用いた計算により、地球表面における本影の影の正確な形状を決定できます。しかし、影が地球表面のどの経度に落ちるかは、地球の自転と、その自転が時間の経過とともにどれだけ遅くなったかによって決まります。日食予測では、この減速を考慮するためにΔTと呼ばれる数値が用いられます。地球の自転が遅くなると、ΔTは増加します。地球の自転は不規則に遅くなるため、将来の日付のΔTは大まかにしか推定できません。つまり、遠い将来の特定の日付に皆既日食が起こると予測することは可能ですが、遠い将来のどの経度で皆既日食が起こるかを正確に予測することはできません。日食の歴史的記録から、過去のΔTの値、ひいては地球の自転の値を推定することができます。 [ 19 ]：式11.132

間隔

皆既日食の持続時間は、以下の要因によって決まります（重要度の高い順に）：[ 20 ] [ 21 ]

  1. 月がほぼ正確に近地点にある（角直径が可能な限り大きくなる）。
  2. 地球が遠日点（楕円軌道で太陽から最も離れているため、角直径がほぼ最小）に非常に近い。
  3. 日食の中心点は地球の赤道に非常に近く、自転速度が最も大きく、地球の表面上を移動する月の影の速度に最も近くなります。
  4. 日食の中点での日食経路のベクトルは、地球の自転のベクトルと一致します（つまり、斜めではなく真東です）。
  5. 日食の中心点は太陽直下点（地球の太陽に最も近い部分）の近くになります。

これまでに計算された最も長い日食は、 2186年7月16日の日食（ガイアナ北部で最大7分29秒）である。[ 20 ]

種類

2012年5月20日の部分日食と環状日食

太陽から地球までの距離は月までの距離の約400倍であり、太陽の直径は月の直径の約400倍です。これらの比率はほぼ同じであるため、地球から見た太陽と月はほぼ同じ大きさ、つまり約0.5度の角度で見えます。 [ 22 ]

月が地球を回る軌道はわずかに楕円形で、地球が太陽を回る軌道も同様である。そのため、太陽と月の見かけの大きさは変化する。[ 23 ]日食の等級とは、日食中の月の見かけの大きさと太陽の見かけの大きさの比である。月が地球に最も近づく（近地点付近）ときに起こる日食は皆既日食となる。月は太陽の明るい円盤、つまり光球を完全に覆うほど大きく見えるためである。皆既日食の等級は1.000以上である。逆に、月が地球から最も離れる（遠地点付近）ときに起こる日食は、月が太陽よりわずかに小さく見えるため、金環日食となる。金環日食の等級は1未満である。[ 24 ]

地球の太陽周回軌道も楕円形であるため、地球と太陽の距離も年間を通して同様に変化します。これは太陽の見かけの大きさにも同様に影響しますが、月と地球の距離の変化ほどではありません。[ 22 ] 7月上旬に地球が太陽から最も遠ざかるときには皆既日食の可能性がやや高くなりますが、1月上旬に地球が太陽に最も近づくときには金環日食の可能性が高くなります。[ 25 ]

日食には主に3つの種類があります。[ 26 ]

皆既日食

皆既日食は平均して18ヶ月ごとに発生します[ 27 ]。月の暗いシルエットが太陽の明るい光を完全に覆い隠し、はるかに暗い太陽コロナが見えるようになる現象です。皆既日食の間、皆既現象は地球表面の狭い軌道に沿ってのみ発生します[ 28 ]。この狭い軌道は皆既軌道と呼ばれます[ 29 ]。

金環日食

皆既日食と同様に、金環日食は太陽と月が地球と正確に一直線に並ぶときに起こります。しかし、金環日食の間、月の見かけの大きさは太陽を完全に隠すほど大きくありません。[ 22 ]そのため皆既日食は起こりません。太陽は月の暗い円盤を囲む非常に明るいリング、つまり環状の輪として現れます。 [ 22 ]金環日食は毎年ではなく、1～2年に一度発生します。[ 27 ] [ 30 ]この用語はラテン語の語源である「 anulus」（輪）に由来し、「年」を意味するannus（年）ではありません。[ 30 ]

部分日食

部分日食は年に2回ほど起こる[ 27 ]。これは太陽と月が地球と一直線にならず、月が太陽を部分的にしか隠さない現象である。この現象は通常、金環日食や皆既日食の軌道から外れた地球の大部分から観測できる。しかし、本影が地球の極域上を通過し、地球の表面を横切らないため、部分日食としてしか観測できない日食もある[ 22 ] 。部分日食は太陽の明るさの点では実質的に気づかれない。暗くなるのがわかるには、太陽の覆い率が90%をはるかに超える必要があるからだ。99%でも、薄明より暗くなることはない。[ 31 ]

太陽と月（および惑星）の最小と最大の見かけの大きさの比較。太陽の見かけの大きさが月よりも大きい場合、金環日食が発生する可能性があります。一方、月の見かけの大きさが大きい場合、皆既日食が発生する可能性があります。

ハイブリッド日食

ハイブリッド日食（金環日食とも呼ばれる）は、皆既日食と金環日食の間を移動する現象です。地球上の特定の地点では皆既日食のように見えますが、他の地点では金環日食のように見えます。ハイブリッド日食は比較的まれです。[ 22 ]

ハイブリッド日食は、日食のマグニチュードがイベント中に1未満から1以上へと変化するときに発生します。そのため、地球の端が月からわずかに離れているため、中間点に近い場所では日食は皆既日食に見え、始まりと終わりに近い他の場所では環状日食に見えます。これらの日食は、完全な皆既日食と比較して、経路の幅が非常に狭く、どの時点でも持続時間が比較的短くなります。2023年4月20日のハイブリッド日食では、皆既日食の経路上のさまざまな地点で、皆既日食の持続時間が1分を超えます。焦点と同様に、皆既日食と環状日食の幅と持続時間は、両者の間の変化が発生する点でほぼゼロです。[ 32 ]

中央食

2006 年の皆既日食の際にISSから見たトルコとキプロス上空の月の影。

中心日食は、皆既日食、金環日食、混合日食の総称として使われます。[ 33 ]しかし、これは完全に正しいわけではありません。中心日食の定義は、日食中に本影の中心線が地球の表面に接することです。

稀ではありますが、本影の一部が地球と交差し（金環日食または皆既日食）、中心線が交差しない場合があります。これは非中心皆既日食または金環日食と呼ばれます。[ 33 ]ガンマは、影がどの程度中心に当たるかを示す指標です。前回の（本影ではあるものの）非中心日食は2014年4月29日でした。これは金環日食でした。次回の非中心皆既日食は2043年4月9日です。[ 34 ]

日食の位相

各アイコンは、月を表す黒い点の中心からの眺めを示しています（縮尺通りではありません）
皆既日食の終わり、第三接触時のダイヤモンドリング効果とプロミネンスの出現（2017年8月21日）

皆既日食中に観測される視覚的な位相は次のように呼ばれる。[ 35 ]

  • 最初の接触 - 月の縁が太陽の縁と正確に接線をなすとき。
  • セカンドコンタクトは、ベイリービーズ（月面の谷間から差し込む光によって生じる）とダイヤモンドリング効果から始まります。ディスクのほぼ全体が覆われています。
  • 皆既日食 - 月が太陽全体を覆い隠し、太陽コロナだけが見える状態です。
  • 第三接触：最初の明るい光が見え始め、月の影が観測者から遠ざかる時。再びダイヤモンドリングが観測されるかもしれません。
  • 4 回目の接触 - 月の後縁が太陽面と重ならなくなり、日食が終わるとき。

発生と周期

地球が太陽の周りを公転するにつれ、月の公転面のほぼ平行な軸（地球の公転面に対して5度傾いている）により、月の交点が地球に対して公転します。これにより、約6ヶ月ごとに日食の季節が訪れ、新月の時期に日食、満月の時期に月食が起こります。
皆既日食の軌跡：1001～2000年。地球上のほぼすべての場所で皆既日食が発生していることを示しています。この画像はNASAから提供された50枚の画像を合成したものです。[ 36 ]

皆既日食はまれな現象で、地球上のどこかで平均して 18 ヶ月ごとに繰り返されますが[ 37 ]、特定の場所では平均して 360 年から 410 年に 1 回しか繰り返されないと推定されています。[ 38 ]月の本影が時速 1700 km (1100 mph、470 m/s、1500 ft/s) 以上で東に移動するため、皆既日食はどの場所でも最長で数分間しか続きません。[ 39 ]現在、皆既日食は 7 分 32 秒以上続くことはありません。この値は千年の間に変化し、現在は減少しています。8 千年紀までには、理論上可能な最長の皆既日食は 7 分 2 秒未満になるでしょう。[ 20 ] 7 分を超える日食が最後に発生したのは1973 年 6 月 30 日(7 分 3 秒) でした。超音速機コンコルドに乗った観測者たちは、月の本影の軌道に沿って飛行することで、今回の日食の皆既日食を約74分に延ばすことができた。[ 40 ]次に7分を超える皆既日食は、2150年6月25日まで起こらないだろう。紀元前3000年から少なくとも西暦8000年までの11000年間で最も長い皆既日食は、2186年7月16日に起こり、皆既日食は7分29秒続く。[ 20 ] [ 41 ]ちなみに、20世紀で最も長い皆既日食は1955年6月20日の7分8秒で、21世紀には7分を超える皆既日食は起こらないだろう。[ 42 ]

日食周期を使えば、他の日食を予測することも可能です。サロス日食はおそらく最もよく知られ、最も正確な日食の 1 つです。サロスは 6585.3 日 (18 年強) 続きます。つまり、この期間が過ぎると、実質的に同一の日食が発生します。最も顕著な違いは、経度が西に約 120° (0.3 日のため)、緯度がわずかに西にずれることです (奇数周期の場合は南北、偶数周期の場合はその逆)。サロスの連続は、常に地球の極地付近の部分日食で始まり、その後、金環日食または皆既日食の連続を経て地球上を移動し、反対側の極地での部分日食で終わります。サロス系列は1226年から1550年続き、69から87回の日食が発生し、そのうち約40から60回が中心日食です。[ 43 ]

年間頻度

毎年2回から5回の日食が発生し、少なくとも1回の日食シーズンごとに発生します。グレゴリオ暦が制定された1582年以降、5回の日食が発生した年は1693年、1758年、1805年、1823年、1870年、1935年です。次に日食が発生するのは2206年です。 [ 44 ]平均すると、1世紀あたり約240回の日食が発生します。[ 45 ]

1935年の5回の日食
1月5日2月3日6月30日7月30日12月25日
一部（南） 一部（北） 一部（北） 一部（南） 環状（南）
サロス111 サロス149 サロス116 サロス154 サロス121

皆既日食

皆既日食は、地球上で様々な状況が偶然に重なって起こる現象です。地球上でも、現代の人々に馴染みのある多様な日食は（地質学的時間スケールでは）一時的な現象です。数億年前、月は地球に近かったため、見た目も大きく、すべての日食は皆既か部分日食であり、金環日食はありませんでした。潮汐加速により、月の地球の周りの軌道は毎年約3.8cmずつ遠ざかっています。数百万年後には、月は太陽を完全に隠すには遠すぎるため、皆既日食は発生しなくなります。同じ時期に、太陽はより明るくなり、より大きく見えるようになるかもしれません。[ 46 ]地球から月が太陽全体を隠せなくなる時期は、6億5000万年後[ 47 ]から14億年後[ 46 ]と推定されています。

閲覧

1921 年 4 月 8 日、サン・ラザール駅の隣にあるクール・デュ・アーヴルで、望遠鏡を通して日食を眺める 3 人のパリジャン女性。

太陽の光球（太陽の明るい円盤）を数秒でも直接見ると、光球から放出される強烈な可視光線と不可視光線によって、目の網膜に永久的な損傷を与える可能性があります。この損傷は視力低下、さらには失明につながる可能性があります。網膜は痛みを感じないため、網膜損傷の影響は数時間後に現れる場合があり、損傷が発生しているという前兆はありません。[ 48 ] [ 49 ]

通常、太陽は非常に明るいため、直視することは困難です。しかし、日食中は太陽の大部分が太陽に覆われるため、直視しやすく、ついつい見てしまいたくなります。日食中に太陽を見るのは、太陽面が完全に覆われる皆既日食の短い期間を除けば、日食中以外で太陽を見るのと同じくらい危険です（皆既日食は皆既日食中にのみ、しかも非常に短時間しか起こりません。部分日食や金環日食では起こりません）。双眼鏡、望遠鏡、あるいは光学カメラのファインダーなど、いかなる種類の光学機器を通して太陽面を見るのも非常に危険であり、ほんの一瞬のうちに回復不能な眼の損傷を引き起こす可能性があります。[ 50 ] [ 51 ]

部分日食と金環日食

日食用メガネは目に有害な放射線を遮断し、部分日食のどの段階でも太陽を直接見ることができる。太陽が完全に隠される皆既日食のときには使用されない。
部分日食を観測するためのピンホール投影法。挿入画像（左上）：白色太陽フィルターを用いて撮影した部分日食の太陽。メイン画像：部分日食の太陽の投影画像（右下）

部分日食や金環日食（そして皆既日食の短時間以外）の太陽観察には、目の損傷を避けるために特別な目の保護具を使用するか、間接的な観察方法を用いる必要がある。太陽の有害な放射部分を遮断する適切なフィルターを用いることで、太陽の円盤を観察することができる。サングラスは太陽観察を安全にするものではない。太陽の円盤を直接観察する場合は、適切に設計され、認証された太陽フィルターのみを用いるべきである。[ 52 ]特に、ケースから取り出したフロッピーディスク、コンパクトディスク、黒色のスライドフィルム、スモークガラスなど、身近なものを用いて自作したフィルターは避けるべきである。[ 53 ] [ 54 ]

太陽の円盤を観察する最も安全な方法は間接投影である。[ 55 ]これは、双眼鏡（レンズの1つを覆う）、望遠鏡、またはピンホールカメラと呼ばれる小さな穴（直径約1 mm）を開けた別のボール紙を使用して、円盤の画像を白い紙かカードに投影することによって行うことができる。投影された太陽の像は安全に観察することができ、この技術は太陽黒点や日食の観測に使用できる。ただし、誰も投影機（望遠鏡、ピンホールなど）を直接のぞかないように注意する必要がある。[ 56 ]小さな穴を開けた台所のザルを使用して、部分日食の太陽の複数の画像を地面または観察スクリーンに投影することもできる。ビデオカメラまたはデジタルカメラによって提供されるビデオ表示スクリーンで太陽の円盤を見ることは安全であるが、カメラ自体は太陽に直接さらされると損傷する可能性がある。一部のビデオカメラやデジタルカメラに付属の光学ファインダーは安全ではありません。レンズとファインダーの前に14番溶接ガラスをしっかりと取り付けることで、機器を保護し、観察が可能になります。[ 54 ]隙間や取り付け部の外れは悲惨な結果を招くため、専門家の技量が不可欠です。部分日食の軌道上では、コロナや空がほぼ完全に暗くなるのを見ることはできません。しかし、太陽の円盤がどの程度隠されるかによって、多少の暗化が目に見える場合があります。太陽の4分の3以上が隠されると、まるで空が曇っているかのように日中が薄暗く見える効果が観察されますが、それでも物体は依然として鋭い影を落とします。[ 57 ]

皆既日食

皆既日食を直接観測するのは、太陽の光球が月によって完全に覆われている時のみであり、皆既日食の前後は観測できません。[ 55 ]この期間中、太陽はフィルターを通して見るには暗すぎます。太陽のかすかなコロナが見えるようになり、彩層、太陽プロミネンス、コロナストリーマー、そして場合によっては太陽フレアも観測される可能性があります。皆既日食の終わりには、同じ現象が逆の順序で、月の反対側で発生します。[ 58 ]

日食を追う

日食を追う熱心なグループは、地球の周りで日食が起こると、その観測を追求してきました。[ 59 ]日食を追う人は、影愛好家を意味するアンブラフィルとして知られています。[ 60 ]アンブラフィルは日食のために旅をし、日食グラスとしても知られる太陽観察グラスや望遠鏡など、太陽を観察するのに役立つさまざまな道具を使用します。 [ 61 ] [ 62 ]

写真

2008年8月1日、ロシアのノボシビルスクにおける日食の経過。時刻はすべてUTC（現地時間はUTC+7）。撮影間隔は3分。

日食の最初の写真は1851年7月28日にジュリアス・ベルコウスキーによってダゲレオタイプ法で撮影されました。[ 63 ] [ 64 ]

日食の撮影は、ごく一般的なカメラ機材で可能です。太陽/月の円盤をはっきりと見ることができるためには、かなり高倍率の長焦点レンズ（35mm判カメラで少なくとも200mm）が必要であり、円盤をフレームの大部分に収めるには、より長いレンズ（500mm以上）が必要です。太陽を直接見る場合と同様に、カメラの光学ファインダーを通して太陽を見ると網膜に損傷を与える可能性があるため、注意が必要です。[ 65 ]デジタル写真撮影には、光学ファインダーを使用しない場合でも、太陽フィルターが必要です。カメラのライブビュー機能や電子ビューファインダーの使用は人間の目には安全ですが、レンズが適切に設計された太陽フィルターで覆われていないと、太陽光がデジタル画像センサーに修復不可能な損傷を与える可能性があります。[ 66 ]

歴史的な日食

日食を研究する天文学者、アントワーヌ・カロン、1571年

歴史的な日食は歴史家にとって非常に貴重なリソースである。なぜなら、それによっていくつかの歴史的出来事の正確な日付が特定され、そこから他の日付や古代の暦を推測することができるからである。[ 67 ]記録されている最も古い日食は現在のシリアにあるウガリットで発見された粘土板に記録されており、通常、2つの妥当な日付、すなわち紀元前1375年5月3日か紀元前1223年3月5日が引用されているが、後者の方がこのテーマについての最近の著者によって支持されている。[ 68 ] [ 69 ]アッシリアのテキストに記載されている紀元前763年6月15日の日食は、古代近東の年代学にとって重要である。[ 70 ]より古い日食の日付を特定するという主張は他にもある。伝説の中国の王、鍾康は4000年前の日食を予測できなかった2人の天文学者、熹と和の斬首をしたとされている。[ 71 ]おそらく最も古い未証明の主張は考古学者ブルース・マッセによるもので、彼は皆既日食について言及しているいくつかの古代の洪水神話に基づいて、紀元前2807年5月10日に起こった日食とインド洋への隕石衝突を関連付けている。[ 72 ]

カイロのイブン・ユーヌス（1005年頃）による、993年と1004年の日食、および1001年と1002年の月食の記録。

日食は前兆、あるいは前兆と解釈されてきた。[ 73 ]古代ギリシャの歴史家ヘロドトスは、ミレトスのタレスがメディア人とリディア人の戦いで日食が起こることを予言したと書いている。日食の結果、両陣営は武器を置き和平を宣言した。[ 74 ]この問題は古代および現代の権威者数百人によって研究されてきたが、正確な日食は不明である。有力な候補の1つは紀元前585年5月28日、おそらく小アジアのハリュス川付近で起こったという。[ 75 ]ヘロドトスがクセルクセスがギリシャ遠征に出発する前に記録した日食は[ 76 ]伝統的に紀元前480年のものとされ、ジョン・ラッセル・ハインドはこれを紀元前478年2月17日のサルディスでの金環日食と一致した。[ 77 ]一方、紀元前480年10月2日にはペルシャから部分日食が観測された。[ 78 ]ヘロドトスもペルシャの第二次ギリシャ侵攻の際にスパルタで日食が観測されたと報告している。[ 79 ]日食の日付（紀元前477年8月1日）は、歴史家が認める侵攻の従来の日付と完全には一致しない。[ 80 ]

古代中国では日食は「太陽を食べる」（rìshí日食）として知られており、日食に関する最も古い記録は紀元前720年頃に遡ります。[ 81 ]紀元前4世紀の天文学者石深は、月と太陽の相対的な位置を用いて日食を予測することを記述しました。[ 82 ]

イエスの磔刑の際に描写された暗闇が日食であったと仮定して、聖金曜日の正確な日付を確定しようとする試みがなされてきた。この研究は決定的な結果をもたらしておらず、 [ 83 ] [ 84 ]、聖金曜日は満月の時に行われる過越祭の時期と記録されている。さらに、暗闇は午後6時から午後9時まで、つまり3時間続いたが、これは日食の皆既日食の上限である8分よりもはるかに長い。同時代の年代記には、664年5月初めの日食について記されており、これはイギリス諸島で664年の疫病が始まった時期と一致している。 [ 85 ]西半球では、中世初期にアラブや修道院で観測が行われるようになるまで、西暦800年以前の日食に関する信頼できる記録はほとんど残っていない。[ 81 ]

ムハンマドの生涯、 632年1月27日、アラビア半島で 日食が起こりました。ムハンマドは、この日食が息子の死とは何の関係もないと否定し、「太陽と月は人々の死によって日食になるのではなく、神のしるしの中の二つのしるしである」と述べました。[ 86 ]カイロの天文学者イブン・ユーヌスは、日食の計算は天文学とイスラム法を結びつける多くの要素の一つであり、特別な祈りを捧げる時期を知ることができると記しています。[ 87 ]コロナの最初の観測記録は、西暦968年にコンスタンティノープルで行われました。 [ 78 ] [ 81 ]

エアハルト・ヴァイゲル、1654年8月12日（OS 8月2日）の月の影の進路を予測

皆既日食の最初の望遠鏡観測は1706年にフランスで行われた。[ 81 ] 9年後、イギリスの天文学者エドモンド・ハレーが1715年5月3日の皆既日食を正確に予測し、観測した。[ 78 ] [ 81 ] 19世紀半ばまでに、日食中の太陽コロナの観測を通じて太陽の科学的理解が深まった。コロナは1842年に太陽の大気の一部であると特定され、皆既日食の最初の写真（ダゲレオタイプ）は1851年7月28日の皆既日食で撮影された。[ 78 ] 1868年8月18日の皆既日食は分光器による観測が行われ、太陽の化学組成の決定に役立った。[ 78 ]

ジョン・フィスクは1872年の著書『神話と神話の創造者』の中で日食に関する神話を次のようにまとめている。

ヘラクレスとカークスの神話において、根本的な概念は、光を盗んだ盗賊に対する太陽神の勝利である。盗賊がインドラが眠る夜に光を持ち去ろうと、昼間に大胆に黒い姿を空に浮かび上がらせ、地上に闇を広げようと、神話の作者にとってはほとんど違いはなかった。鶏にとって日食は日暮れと同じことであり、鶏はそれに従って巣に戻る。では、なぜ原始的な思想家は、黒い雲によって引き起こされる空の暗化と地球の自転によって引き起こされる空の暗化を区別する必要があったのだろうか？鶏が日食の科学的説明について理解していないのと同様に、原始的な思想家はこれらの現象の科学的説明について全く理解していなかった。彼にとっては、どちらの場合も太陽の光が盗まれたこと、そして両方の盗みの犯人が同じ悪魔であると疑うことだけで十分だったのだ。[ 88 ]

特定の観察、現象、影響

静止した光と屈折する地平線、そしてコロナの流星が映る模擬日食

皆既日食は、コロナ（太陽大気の外層）を観測できる稀有な機会です。通常、コロナは光球がコロナよりもはるかに明るいため、観測できません。太陽活動周期のどの時点に達するかによって、コロナは小さく対称的に見える場合もあれば、大きくぼやけて見える場合もあります。これを事前に予測することは非常に困難です。[ 89 ]

日食に関連する現象には、プールの底にできる影のような影帯（フライングシャドウとも呼ばれる）があります。これは皆既日食の直前と直後にのみ発生し、細い三日月状の太陽が異方性光源として作用します。[ 90 ]部分日食の際には、木々の葉の間から光が漏れ、重なり合った葉が自然のピンホールを作り出し、地上に小さな日食が現れます。[ 91 ]

1919年の観察

エディントンが撮影した1919年の日食のオリジナル写真。これはアインシュタインの一般相対性理論の証拠となった。

1919年5月29日の皆既日食の観測は、アインシュタインの一般相対性理論を裏付けるのに役立った。アーサー・エディントンは、おうし座の星々の間に太陽がある場合とない場合の見かけの距離を比較することで、重力レンズに関する理論的予測が裏付けられたと述べた。 [ 92 ]星々の間に太陽がある場合の観測は、皆既日食の時のみ可能であった。なぜなら、その時には星々が見えるからである。エディントンの観測は当時の実験精度の限界に近いものであったが、20世紀後半の研究によって彼の結果は裏付けられた。[ 93 ] [ 94 ]

重力異常

日食、特に皆既日食の期間中における重力関連現象の観測は長い歴史を持つ。モーリス・アレは、 1954年と1959年の日食中に異常で説明のつかない動きを観測したと報告した[ 95 ] 。アレ効果と名付けられたこの現象の真偽は、依然として議論の的となっている。同様に、1970年には、サックスルとアレンがねじり振り子の運動の突然の変化を観測した。この現象はサックスル効果と呼ばれている[ 96 ] 。

1997年の日食の観測では、王らが重力遮蔽効果の可能性を示唆し[ 97 ]、議論を巻き起こした。2002年、王らは共同研究者と共に詳細なデータ分析を発表し、この現象は未だ解明されていないことを示唆した[ 98 ] 。

日食と太陽面通過

原理的には、日食と惑星の太陽面通過が同時に起こることは可能です。しかし、これらの現象は持続時間が短いため、非常に稀です。次に日食と水星の太陽面通過が同時に起こると予想されるのは、西暦6757年7月5日です。また、日食と金星の太陽面通過が同時に起こると予想されるのは、西暦15232年4月5日です。[ 99 ]

より一般的だが、それでもまれなのは、皆既日食の時に惑星（特に水星と金星、ただしそれだけではない）が合になることである。この場合は、日食がなかったら太陽のまぶしさに埋もれていたであろう惑星が、日食中の太陽のすぐ近くに見える。かつて、一部の科学者は水星よりもさらに太陽に近い惑星（しばしばバルカンと呼ばれる）が存在する可能性があると仮説を立てた。その存在を確認する唯一の方法は、太陽の通過時または皆既日食中にその惑星を観測することだった。そのような惑星は発見されず、その後、一般相対性理論によって、バルカンが存在するかもしれないと天文学者に示唆させた観測が説明された。[ 100 ]

人工衛星

2017年の日食が進行中の国際宇宙ステーションによる太陽面通過を示す合成画像

人工衛星も地球から太陽の前を通過することがありますが、日食を引き起こすほどの大きさの衛星はありません。例えば、国際宇宙ステーションの高度では、太陽を完全に覆い隠すには、物体の直径が約3.35 km（2.08マイル）必要になります。このような太陽面通過は、可視領域が非常に狭いため観測が困難です。衛星は通常約1秒で太陽面を通過します。惑星の太陽面通過と同様に、暗くなることはありません。[ 101 ]

地球の大気圏上空を周回する宇宙船や人工衛星からの日食観測は、気象条件の影響を受けません。ジェミニ12号の乗組員は1966年に宇宙から皆既日食を観測しました。 [ 102 ] 1999年の皆既日食の部分的な位相はミールから観測されました。[ 103 ]

2025年現在、欧州宇宙機関（Proba-3ミッション）によって打ち上げられた2つの衛星は、互いの相対的なオンデマンド日食を作成し始めている。[ 104 ] これらの日食は地球からは見ることができないが、一方の衛星が太陽と撮像衛星の間に介在する間に、もう一方の衛星が撮像することによって撮影される。[ 104 ]

インパクト

2015年3月20日の日食は、電力系統に重大な影響を及ぼす可能性があると推定された最初の日食であり、電力部門は影響を軽減するための対策を講じました。ヨーロッパ大陸とイギリスの同期地域では、約90ギガワットの太陽光発電が行われていると推定され、晴天日と比較して最大34ギガワットの発電量が一時的に減少すると推定されました。[ 105 ] [ 106 ]

日食により気温が3℃（5℉）低下し、風速が毎秒0.7メートル（2.3フィート）減少するため、風力も低下する可能性があります。 [ 107 ]

皆既日食の間、光量と気温の低下に加え、動物の行動も変化します。例えば、鳥やリスは巣に戻り、コオロギは鳴きます。[ 108 ]

最近および今後の日食

2021年から2040年までの皆既日食とハイブリッド日食の軌道

日食は、太陽が月の昇交点または降交点に近づく日食シーズンにのみ発生します。各日食は、1、5、または6つの朔望月によって区切られており、各シーズンの中間点は、太陽が1つの朔望月から次の朔望月まで移動する平均時間である173.3日離れています。この周期は、月の交点がゆっくりと後退するため、暦の半分より少し短くなります。223朔望月は、およそ239変角月と242竜望月に等しいため、同様の形状の日食は、223朔望月（約6,585.3日）の間隔で繰り返されます。この周期（18年11.3日）はサロスです。 223朔望月は239変則月や242竜望月とは異なるため、サロス周期は無限に繰り返されるわけではありません。各周期は、月の影が北極または南極付近で地球を横切ることから始まり、その後、月の影が地球を横切るまで、反対の極に向かって進行していきます。そして、この一連の周期は終了します。[ 14 ]サロス周期には番号が付けられており、現在、117周期から156周期までが活発です。[ 109 ]

2018～2021年

2018年から2021年までの日食シリーズ
昇交点   降順ノード
サロス 地図 ガンマ サロス 地図 ガンマ
オーストラリア、メルボルンの117部分2018年7月13日部分的 −1.35423 122ナホトカ、ロシアの一部2019年1月6日部分的 1.14174
127チリ、ラセレナでの皆既日食2019年7月2日合計 −0.64656 132スリランカ、ジャフナの環状構造 2019年12月26日年次 0.41351
137環状部、北港、雲林、台湾2020年6月21日年次 0.12090 142チリ、ゴルベアでの皆既日食2020年12月14日合計 −0.29394
カナダ、ハリファックスの147部分2021年6月10日年次 0.91516 152サウスジョージア島沖のHMSプロテクター号から2021年12月4日合計 −0.95261

2022～2025年

2022年から2025年にかけての日食シリーズ
昇交点   降順ノード
サロス 地図 ガンマ サロス 地図 ガンマ
119チリのCTIOの部分2022年4月30日部分的 −1.19008 124サラトフ（ロシア）からの一部2022年10月25日部分的 1.07014
129マゲタン、インドネシアのパーシャル2023年4月20日ハイブリッド −0.39515 134ホッブズ（ニューメキシコ州）の環状構造（米国）2023年10月14日年次 0.37534
139ダラス（テキサス州）の皆既日食2024年4月8日合計 0.34314 144アルゼンチン、サンタクルス州の環状構造2024年10月2日年次 −0.35087
149 2025年3月29日部分的 1.04053 154 2025年9月21日部分的 −1.06509

2026～2029年

2026年から2029年にかけての日食シリーズ
昇交点   降順ノード
サロス 地図 ガンマ サロス 地図 ガンマ
121 2026年2月17日年次 −0.97427 126 2026年8月12日合計 0.89774
131 2027年2月6日年次 −0.29515 136 2027年8月2日合計 0.14209
141 2028年1月26日年次 0.39014 146 2028年7月22日合計 −0.60557
151 2029年1月14日部分的 1.05532 156 2029年7月11日部分的 −1.41908

参照

脚注

参考文献

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参考文献

ウィキメディア コモンズには日食に関連するメディアがあります。
Wikivoyageには日食の旅行ガイドがあります。

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