全球热头条丨张钰哲：1941年难忘的中国日食观测

2022-09-21 17:11:37 来源：科普中国

【编者按】

1941年9月21日，中国境内发生日全食。时任国立中央研究院天文研究所所长张钰哲率领观测队冒着敌机轰炸的危险，克服重重困难，在甘肃临洮成功组织了中国境内首次日全食科学观测和“直播”。

(资料图片)

关于那次日食观测，张钰哲曾撰文发表于美国《大众天文学》（Popular Astronomy 1942, 50:198）。本文为中译版，翻译张旸。

1941年9月21日这场日全食，并非中国天文学家首次远征观测日食。1936年6月19日那次日食，就派出过两支观测分队，一支去日本北海道，另一支到西伯利亚的哈巴罗夫斯克。这其中的一个国家，上次日食时还对中国天文学家们彬彬有礼，而今似乎后悔了自己的善举，转而侵占我国大批领土，屠杀无数无助之国民。中国的天文学家们也只得撤离其南京大本营，国立中央研究院天文研究所被迫带上一切能带的东西，迁往内地，立脚于云南昆明的凤凰山。纵使困难重重，中国天文学家却有百折不挠之精神。面对穿越国境、长达四千公里的日食带，我们岂可无所作为、错失良机？更何况，持续中的战事恐怕会阻碍欧美天文学家派来远征队，在家门口坐守日食带的人们自当不负众望、肩负职责。

中国的西北地区，虽然不如东南诸省那样便于抵达，可是根据余青松博士收集的气象资料，其天气条件却最为乐观。西北地区本有航班通达，但由于装箱的仪器和行李太多，这个交通方式根本行不通。唯一可行的是乘坐卡车。从昆明到位于甘肃省的目的地，路程约有3200公里，我们这次远征往返历时一百六十天。乍看起来，我们似乎蜗行牛步，日均行程仅为四公里，但行动迟缓全赖战事所赐。

远征队所行之道路，铺就的不是玫瑰，而是横七竖八、络绎不绝的轿车与卡车的残骸—或翻倒在路边，或跌落于陡峭深渊，粉身碎骨。大多数损毁的车辆，已呈风雨侵蚀之象；也有少数事故正发生于我们路过的当天，地面上还有新鲜的血迹，对驾车路过者正是个惊悚的警示。之所以事故频发，司机的马虎大意以及车技不精，固亦可责备，但主要还是因为道路狭窄、坡道陡峭，还有接连不断的回型急弯更进一步加剧了危况。

天文学家其实并非太过冒进之辈，只因习惯于天体运动之确凿不移，他们常常养成一定程度的决定论观念。远征观测日食，须知天公作美的可能至多五五开。只要好天气得以保证，旅途上发生点事故的可能性，不妨视作微不足道，对此我们无疑应当安之若素。

当前时刻，一切以军事目的和争取胜利为重，我们这些中国的天文学家还能有一辆卡车全权支配，实可庆幸。这个特权可是得来不易，须知现在各方面都对汽油需求巨大。这趟观测之旅雇用卡车，花费必然甚巨，我们这个战时的中国天文研究所囊中羞涩，根本无力支付。所幸者，政府虽然戎马倥偬，身陷漫长战线，却不忘应我们的恳求调拨一辆卡车，供我们专用。我们先将一箱箱仪器装上卡车，再铺上铺盖、行李。最上面坐着的就是日食追踪者们，得设法尽量坐的舒适些。我们虽然饱尝各种艰辛，譬如青藏高原的酷热阳光，长江上游的倾盆暴雨，却也有幸将无边美景尽收眼底，这要是比起躺在卧铺车厢里隔窗窥景，想必远远胜出。只要有机会远征观测日食，些许躯体不适对我们又何足挂齿，想想各处前线上英勇的同胞们吧，他们的处境可是何其艰险。

沿途险象环生，除了行车事故的风险，更有空中轰炸的威胁，让远征队时时惊魂不定。我们一听到敌机来袭的警报，就得弃车奔走躲藏，如此不下数十次。有一次一枚炸弹就在近旁爆炸，给卡车又多蒙上一层尘土。投弹尽管精准，所幸天文学家与天文仪器均毫发未损。

甘肃临洮泰山庙日食观测队。从左至右：潘澄侯，李国鼎，龚树模，张钰哲，胡玉章，陈遵妫，李珩，高叔哿，陈秉仁，区永祥。

之前余青松博士建议的观测地点是甘肃省的天水，这地方交通还算方便，然而天水的字面意思是“天河注水”，这恰是观测日食之人避之唯恐不及的！我们转而选定甘肃的临洮城作为观测之地，它这里的天气状况多少比别处更乐观些。在那里，日食时太阳的高度可达52° 22"。人口稠密的市区显然是日军青睐的空袭目标，因此观测场地选为临洮城东约一英里一处山坡上的泰山庙。我们这个谨慎之举，事后看来实属英明：我们在临洮期间，日机前来问候有三四次之多。不过我们只有一次见到日机扔下了十几枚炸弹，激起如云的烟尘，过了半个钟头才告落定。就在日食当天早上，还从重庆—中国的战时首都—得来消息，敌机一个中队正在飞近。不知它们是出来逛逛，欣赏一下这日全食的壮观景象呢，还是专为把我等吓退到掩体里，从而褫夺其难得的观测机会。

为了这次日食观测，早几年前就特地从菲克公司（Fecker）订购了一架地平式摄像仪，焦距6米，带三重物镜，口径15厘米。去年七月它已到货香港，可是我们没来得及为了这次日食而把它转运到中国后方。恐怕它已随着港岛的沦陷而损毁，亦或被掠去充实某个日本天文台的装备。真是无可奈何，我们这个远征队痛失了一架拍摄日冕的利器，只得差强人意地使用既有的仪器。

尽管缺少可堪重任的利器，我们的日全食观测流程还是涵盖了相当一部分该有的内容。观测队成员包括：远征队队长张钰哲博士，李珩教授，李国鼎博士，陈遵妫先生，龚树模先生，均来自中央研究院天文研究所；陈秉仁先生，来自昆明气象站；潘澄侯、胡玉章、区永祥几位先生，来自金陵大学；高叔哿先生，来自中央大学；以及中国天文学会会长高鲁先生。李珩、陈遵妫和龚树模用棱镜等高仪测定了观测点的经纬度，结果是：

经度：东经 103°52′13″.6纬度：北纬 35°22′33″.1

左：1941年日食的日冕，无滤镜曝光1秒；右：1941年日食的日冕，使用黄光滤镜曝光5秒

就在准备着观测日食的时候，临洮连日来却阴雨不断，持续了约有两周。队员们全都对天气忧心忡忡。仪器的校正、调焦也是费尽周章，得寻找云缝中的机会。日食当天早上，天空渐趋清朗，令众人甚感欣慰。临近初亏时已然天色大好，到日食开始时也只飘来几片小小的云朵。

对日冕直接进行的拍摄，用的是一架口径15厘米、焦距150厘米的地平式摄像仪，以及一具定天镜。拍摄由李珩和龚树模操作。共拍得三张底片，分别是：无滤光片曝光1秒，使用黄色滤光片曝光5秒，以及使用红色滤光片曝光30秒。

日冕的总亮度，用一个连接电流表的韦斯顿（Weston）露光计来简单测量，这套仪器由张钰哲和李国鼎来操控。日冕亮度导致的指针偏转大概有2.0厘米，相比之下，两个星期后在兰州利用满月测得的偏转，估计约有4.5厘米。

1941年9月21日日全食的连续状态。日食过程中每十分钟曝光一次（从左下到右上）。第二张日像被飘过的云朵遮盖。

几个接触时刻，是通过将日食中的太阳投影到一张银幕上来测定。我们所用的时计通过马尼拉时号进行了校准。接触时刻（采用东经105°地方标准时[译者注1]）的观测值和计算值如下：

日食过程中的一连串太阳图像，以10分钟为间隔，用一架伊士曼[译者注2]相机（焦比 F: 4.5，焦距 f = 21 cm）拍摄在同一张底片上，体现出连续变化的状态。拍摄者是陈遵妫。

高叔哿尝试了日冕与色球的光谱观测，但结果不甚理想。潘澄侯、胡玉章、区永祥几位先生，在日食过程中各自操控一台摄影机。其中一位使用了柯达克罗姆胶卷[译者注3]，尽显日食漂亮的自然色彩。为防备可能的阴雨天气，欧先生在一架凌空飞行的轻型轰炸机上拍摄了影片。我们还仿照美国日食远征队的做法，对这次日食奇观进行了广播。广播信号通过电话从临洮传到兰州，随后再传输到中央广播电台（XGOA）[译者注4]进行广播。

当地一批艺校学生应邀描绘了日食的水彩画，画作中两个红色的日珥清晰可辨。在全食当间，金星、木星和五颗恒星可为肉眼所见。此次日食中，影带是个格外令人惊叹的现象，众人在食既之前和生光之后的两个瞬间都得以目睹。

在我们逗留中国西北期间，地方政府待以最高礼遇，提供了至为得力的帮助。我们此行也对当地民众起到大有裨益的教育影响，我们的观测过程没有受到任何敲锣打鼓的干扰[译者注5]。在返程途经中国内陆一些较大城市的时候，我们组织举办了二十多场有关日食和天文学通识的讲座。我们还收集了大量有关日食的照片、绘画和图片，用来为民众举办了几场展览。这些讲座和展览参与者甚多，在民众间激起对于天文话题的广泛兴趣。我们期望，这次远征即便没有取得重大的科学成果，起码也能借天文而得到些收获。

中国昆明，国立中央研究院天文研究所

1942.1.26