2020年6月21日，一场“日环食”穿过我国境内，被网友们评为2020年最有趣的天文现象。那一枚在天空中闪着金光的“指环”在众多观众心里留下了深刻印象。回望历史，古人又是如何观日的呢？

我们的古人是如何逐渐学会在不伤害眼睛的情况下观测太阳的呢？

汉代时人们已经学会用水盆照映的办法，日食时观察水中映出的太阳影像，从而避免了眼睛直接接触阳光而被灼伤的问题。后来，人们用油代替水，进一步减少了日光的刺激。13世纪，元代天文学家郭守敬发明了一种叫仰仪的半球形仪器，里面有刻度，可以比较准确地测定各个食相的时刻，并估计出食分。（对于日食而言，食分并不表示太阳圆面被遮掩的面积，而是表示日面直径的被遮部分与太阳直径的比值。以太阳的直径作为1，如果食分为0.5，这就表示太阳的直径被遮去了一半；如果食分为1，就是太阳的整个圆面被遮住，那就是日全食。）

我们的古人是如何逐渐学会在不伤害眼睛的情况下观测太阳的呢？

汉代时人们已经学会用水盆照映的办法，日食时观察水中映出的太阳影像，从而避免了眼睛直接接触阳光而被灼伤的问题。后来，人们用油代替水，进一步减少了日光的刺激。13世纪，元代天文学家郭守敬发明了一种叫仰仪的半球形仪器，里面有刻度，可以比较准确地测定各个食相的时刻，并估计出食分。（对于日食而言，食分并不表示太阳圆面被遮掩的面积，而是表示日面直径的被遮部分与太阳直径的比值。以太阳的直径作为1，如果食分为0.5，这就表示太阳的直径被遮去了一半；如果食分为1，就是太阳的整个圆面被遮住，那就是日全食。）

那么仰仪是如何观测到日食的呢？

光的直线传播性质，在我国古代天文历法中得到了广泛的应用。我们的祖先制造了圭表和日晷，测量日影的长短和方位，以确定时间、节气；在天文仪器上安装窥管，以观察天象，测量恒星的位置。而仰仪也是利用小孔成像原理观测日食——太阳光通过小孔在凹面上成像。仰仪的直径为一丈二尺（元代天文尺，非现代度量标准），锅口有水槽，注水后便可察看仪器是否放置水平，水槽边缘均匀刻有24条线，用来表示方向。仪器的南部固定有两根呈十字交叉的杆，一直延伸到仰仪的中心，称为缩竿，南北向缩竿的顶部装有带中心小孔的，可旋转的小方板，称作璇玑板，小孔的位置正好在凹半球的中心。依据小孔成像原理，太阳光透过中心小孔时，在锅的内壁上就可以投射出太阳的影像，内壁中纵横交错地刻有一些规则网格，是赤道地平坐标网，用来度量天体的位置，这样观测者就可以在网格中读出太阳的位置，利用仰仪清楚地看到日食的全过程。（需要注意的是，由于小孔成像原理，太阳在太空中的位置和投影到仰仪半球面的影像位置相反，所以仰仪半球面的坐标网与天球的坐标网，东西相反，以南极替代北极。）

由于历代都有专门的观测者，因而中国古代留下的日食记录是很丰富的。根据统计，到清代为止，不算甲骨文，只是史书记载的日食就有1000次以上，这是一份十分宝贵的科学遗产。其中最早的一次发生在大禹三年，在平定三苗之乱时发生日食，由此推算出的年代为公元前1912年，即距今已有3933年。

因为日食计算涉及到太阳和月球的运动，所以，古代不少天文学家利用日食记录来验证自己的历法。上世纪以来，古代日食记录有了更多的用途。资料显示，1969年有人利用25次公元2年以前的古日食记录来计算地球自转速率的长期变化（逐渐变慢），这25次中有9次是中国的。世界天文学家普遍认为，中国古代日食记录的可信程度是最好的。

如今，随着更先进的观测仪器出现，仰仪早已淡出人们的视线，但在当时那个没有天文望远镜的时代，仰仪当之无愧为观测日食的“善器”。

其实2021年也有日环食。数据显示，2021年的日环食将发生在6月10日。此次日环食将经过加拿大、格陵兰、俄罗斯，日偏食则将覆盖北美洲北部、欧洲大部分、亚洲中北部及周边部分地区。在观测日环食时，一定要注意安全，我们一定要戴上专用观测镜或者选择好合适的滤光片才可以观测日食。

  下一期我们将继续介绍古天文学家郭守敬改良制造的另一项天体观测装置——简仪，看他如何“化繁为简”，敬请期待。