对于专注于解开太阳秘密的科学家来说，这不是一个新奇的发明，而是一个周期性的天体事件——以及对世界旅行的渴望——这为他们提供了一个观察离我们最近的恒星的无与伦比的机会。

　　不过，高科技设备也有帮助。

　　大约每隔一到两年，从地球上的不同位置可以看到一次日全食，在日全食期间，月球短暂地遮住了太阳的圆盘(即大而圆的圆圈)，露出了日冕，或像光环一样辐射到太阳外面的外层大气。

　　科罗拉多州博尔德西南研究所的太阳天体物理学家阿米尔·卡斯皮(Amir Caspi)说:“日全食让我们以其他任何时间和任何方式都不可能的方式研究和观察日冕。”

　　4月8日，月亮的阴影将以一条从墨西哥开始到加拿大东部结束的全食路径落在北美。除非出现技术故障或恶劣天气，卡斯皮和其他主要研究人员准备获得有关日冕的宝贵新信息。

　　动画由梅根·麦克格鲁/PBS新闻时间

　　日冕比太阳的圆盘暗一百万倍，这使得没有帮助就不可能看到它。为了在正常情况下研究日冕，研究人员依靠配备有相机和掩星盘的望远镜——本质上是一个人造月亮——来遮挡太阳超亮的表面。这些仪器被称为日冕仪，安装在地面或太空中。

　　20世纪初，法国天文学家伯纳德·利奥特(Bernard Lyot)发明了日冕仪，“因为日食很少发生，他很沮丧，所以他想出了这种设计，基本上你可以随时制造人工日食，”夏威夷大学马诺阿天文研究所的天文学家、太阳物理学教授沙迪亚·哈巴尔(Shadia Habbal)说。

　　但是这些工具有一些局限性。地面日冕仪必须与白天天空的亮度竞争，这使得清晰地观察日冕较暗的部分变得困难。Caspi解释说，太空中的日冕仪通常使用比望远镜看到的太阳略大的掩星盘，这意味着它们稍微超出太阳表面，挡住了日冕的下部。

　　“日冕仪观测的质量与日全食完全不同，”哈巴尔说，他也是太阳风夏尔巴人小组的负责人，这是一个国际科学家小组，他们在全球旅行，记录和观察日全食期间的日冕。

　　动画由梅根·麦克格鲁/PBS新闻时间

　　自古以来，人类就一直在观察日食。Habbal指出，几千年来，天文学家一直使用“行星运动的时钟”来预测这些事件。她说，日全食是人类认识到恒星——包括太阳——有大气层的关键，大气层延伸到它们容易看到的表面之外。

　　今天，研究人员正在调查日冕温度的奥秘，日冕的温度比太阳表面的温度高得惊人。

　　专家说，如果你打算观察日食，你必须戴上安全眼镜，以避免即时的、潜在的永久性眼睛损伤。如果你正处于全食的轨道上，在月亮没有完全覆盖太阳的时候尤其如此。如果你所在的地方只能看到日偏食，你应该在整个日食过程中都戴上它们。

　　太阳天体物理学家阿米尔·卡斯皮说，对于那些有幸处于日全食路径上的人来说，日全食是你唯一可以安全地摘下防护眼镜的时候。他指出，日冕在活动期间和满月一样明亮，通过这些眼镜是看不见的。

　　“从物理学的角度来看，这是一个难题，”Habbal说。“通常，当表面很热时，当你离开表面时，温度就会下降。”

　　太阳表面的温度约为6000摄氏度，而太阳表面的大气温度为100万至200万摄氏度。造成这种差异的原因尚不清楚。但是今天的研究人员已经摆脱了古代的技术限制，他们可以通过在日食期间训练现代观测工具来收集新的见解。这些工具通过接收特定类型的光来工作，这些光揭示了来自天体的各种信息。

　　Habbal说，日冕是一个包含多种不同结构的动态区域，温度在日冕上的分布并不均匀。其中一些物质形成了200万度的环，然后返回太阳表面。另一方面，太阳风的温度接近100万度，当它离开大气层时，它会迅速进入行星际空间。

　　在2017年的日全食期间，Caspi和他的同事们使用NASA的一架高空喷气式飞机上的特殊相机收集了中波红外范围内的日冕图像。Caspi说，该成像仪记录了截然不同的温度范围，包括一些日冕结构，测量了数万度，但在中波红外波段的亮度却与其他数百万度的结构大致相同。在今年的实验中，他的团队计划进行新的观察，以帮助解释这一现象背后的物理原理。

　　Caspi和Habbal各自领导着不同的日食研究项目，这些项目将结合地面观测和NASA两架喷气机上的仪器。

　　卡斯皮说，在日食期间，这些喷气机将达到5万英尺，超过90%的大气层。他指出，这一点很重要，因为我们的大气在吸收或阻挡各种类型的光的同时，也会发出自己的光芒。在超高的高度，喷气式飞机将能更清晰地看到日食。

　　Caspi团队的仪器将捕获光谱中红外和可见光的几个不同范围的光，允许更详细的成像，这可以帮助解释日冕的不同部分在中波红外范围内发光的原因，以及为什么它们看起来如此明亮。

　　Habbal的团队选择了两台成像仪和两台光谱仪在日食期间飞行。成像仪将记录一种日冕热图，揭示哪些部分是100万或200万摄氏度。

　　同时，光谱仪将被用来捕捉日冕的化学成分，或者可以在那里检测到的各种元素。在飞行过程中，其中一个光谱仪将接收近紫外光，Habbal说，这是光谱的一部分，无法从地面捕获。

　　Caspi还参与了Citizen CATE 2024，这是一个由35个志愿者团队组成的项目，驻扎在从德克萨斯州到缅因州的各个地区。每个小组将在全食期间记录日食，当月亮完全遮住太阳的脸时——根据他们的位置，这将在3.5到4.5分钟之间。这些片段稍后将拼接在一起，以创建一个连续的观察。

　　swi领导的Citizen - Continental-America telescope - Eclipse (CATE) 2024项目评估了2023年4月西澳大利亚埃克斯茅斯日全食期间测量日冕光偏振的特殊摄像机。在这张图片中，颜色表示光的偏振或方向。白色的特征被称为日珥，没有极化。图片由SwRI/Citizen CATE 2024/Ritesh Patel/Dan Seaton提供

　　卡斯皮说:“全食将持续一个小时，而不是四分钟。”他补充说，这种扩展的视角应该有助于他的团队观察特别暗淡的日冕结构，以及需要几分钟以上才能完成的动态过程。

　　与此同时，Habbal将驻扎在阿肯色州，这是她的团队的地面观测点之一，另外两个观测点在德克萨斯州和墨西哥。每个地点相距大约500英里，他们的观测将在全食期间持续大约10分钟。他们地面研究的一个方面是发现日冕的温度是否可能达到300万度

　　以日食为职业可能听起来很迷人，但最终用肉眼欣赏这些宇宙奇观只是工作的一小部分。卡斯皮在2023年第一次目睹了日全食，但他说他只看到了58秒日全食中的10到15秒，因为他忙于直播这一事件。

　　2024年的日食将是Habbal第20次日食，但她说，之前40%的日食经历都是“模糊不清的”。

　　她说:“我努力在日全食期间观察日冕，但大多数时候我们都在忙着确保一切正常。”

　　Caspi指出，与其他更宽容的科学探索机会不同，日全食是一种“命中或错过”的情况。一旦这些短暂的日全食结束，科学家们必须等待下一个日全食的到来。

　　他说:“对于日食，人们会说，‘好吧，如果你错过了，那你就错过了。“如果你错过了哪怕一分钟，你就完了。”