為了迎接2017年8月的日全食，美國的科學教育者都做了哪些準備和工作，哪些是值得我們關注和學習的？

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今年8月，幾乎橫掃美國全境的日全食即將來臨。這絕對是一個難得的理解和接觸天文學的機會。
前兩天看到美國的科學教師協會的會刊之一《sciencechildren》專門發文介紹了日食時能夠進行的交叉課程。
http://static.nsta.org/files/sc1708_58.pdfEducation
heavens above 網站也專門做了日食的專題

因此不由得好奇，美國人還做了些什麼迎接這次日食，還做了哪些工作？
我們離09年的長江日食尚不算遠，那時的報道和活動也算是鋪天蓋地，我很好奇，相比之下，美國人在這個過程中，有哪些做法是讓人眼前一亮的，相比之下，我們的差距又在哪裡，又有哪些做法值得我們關注和學習呢？

做科教已經喪心病狂的NASA怎麼會放過這次機會……

中國有句老話：「紙上得來終覺淺絕知此事要躬行，」

要想利用8月21日這次千載難逢的日全食機會讓學生們體驗到天文學的獨特魅力，最好的辦法就是讓他們全都參與到觀測中去！

所以，NASA啟動了龐大的日食氣球計劃。

項目團隊大合影

美國當地時間8月21日，來自美國大學和高中的57個團隊將在全美境內超過30處同時實施高空氣球發放，發放地點橫貫整個日食觀測的最佳路徑，從俄勒岡州到南卡羅萊納，利用高空氣球從臨近空間觀測日食，並將視頻和圖像發送到NASA的網站。

-----臨近空間是什麼？-----

臨近空間通常指高度20-100km左右的地球空間。

在2004年美國召開的「空軍太空戰區臨近空間峰會」上，來自美國國防部、其它政府部門、工業界和學術界的大約100位代表一致同意將「臨近空間」大致定義為距地面20km（65000英尺）至100km的區域；其後，在美國空軍發布的臨近空間研究報告以及世界各國的相關學術論文和國際會議上，也都進一步確認或認可了這種定義。

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從臨近空間拍攝的日全食視頻和照片極其稀有，令人神往。

日全食是罕見的具有巨大影響力的天文現象，北美洲的上一次日全食要追溯到1979年。

高空氣球觀測日食項目，將從一個獨特的視角，以一種嘆為觀止的方式吸引公眾的目光。

而之前僅在2012年在澳大利亞有過一次臨近空間日食觀測，但是，還從來沒有人對日全食進行臨近空間的現場直播，當然，也沒有橫跨整個北美洲的聯網直播。

本項目遍布全美的高空氣球發放地點

從地面，太空邊緣和國際空間站觀測日全食的對比圖

日食氣球計划具體怎麼「玩」？

下面用一張圖來說明NASA的日食氣球項目的全部內容：

該項目的參與者是57個來自全美各大高校及高中的高空氣球團隊，氣球將會在8月21日，日食當天同步發放至30.5km高空，在日食現象結束之後升空到頂爆裂。

項目由蒙大拿空間基金進行組織和計劃，並得到了許多其他空間基金財團的資助。

HAB（High Altitude Balloon,簡稱HAB）任務剖面：發放-上升-氣球爆裂-降落傘減速下降-回收

通用載荷系統

日食氣球項目的通用載荷系統由上圖的ABCD四部分組成：

A—切割器：根據需要，執行切斷連接載荷與氣球的繩索的指令。

切割器是高空科學氣球系統中的常規設備，切斷載荷與氣球的繩索之後，意味著飛行試驗的終止，氣球會因為失去配重而迅速上升膨脹，短時間內就會爆炸；而下面的載荷則依靠降落傘的緩衝返回地面。

B—跟蹤載荷：攜帶一個NAL銥星衛星數據機和GPS接收機，使FAA（聯邦航空管理局）和地面站能夠對氣球和載荷進行實時的跟蹤。

C—靜態拍照載荷：使用Raspberry Pi相機和900Mhz的數據機，可以將照片傳輸至地面站，也可以與載荷進行指令通信。

D—攝像載荷：利用一個Raspberry Pi相機攝像，並通過一個5.8Ghz的Ubiquiti公司的數據機將高清視頻回傳到地面站。

E—地面站：在跟蹤氣球飛行狀態的同時，地面測控站收集來自氣球的准實時高清視頻流，並上傳到網路上。地面站也允許用戶接收照片，並發送指令給靜態拍照載荷。

視頻和圖像傳輸至地面站計算機以後，被直接推送上線，任何可以上網的地方，使用手機，電腦還是其他終端都可以看到日食的在線視頻。大家可以在stream eclipse.live網站在線觀看從臨近空間高度拍攝的日食盛況。

項目關鍵時間節點：

1.日食持續時間：東部時間2017年8月21日下1:17（俄勒岡州海岸）到下午2:47（南卡羅萊納海岸）。

2.高空球上升速度一般在6m/s，到達30km高度的時間為1.38小時(乳膠式高空氣球的爆裂高度可以超過30km，所以該項目中使用切割器在30km高度統一終止試驗)。

3.項目主要時間節點：

2016年7月，工作組製造完成通用載荷。

2016學術年，訓練，練習，測試和頭腦風暴。

2017年7月，所有參與的團隊，組織演練。

2017年8月21日，日全食發生。

挑戰的樂趣：

從太空邊緣上傳實時視頻和圖像到網路的通用載荷已經由一個高空氣球的學術團隊完成。但是從美國大陸上空開展組網飛行，把實時視頻流傳到NASA網站存在一些小挑戰。

這些挑戰為參與其中的學生提供千載難逢的訓練機會，這對學生團隊來說是振奮人心且意義非凡的。

這些挑戰包括創造一個高空氣球的球載下行鏈路系統，能夠進行視頻流的實時播放，團結國內眾多導師和學生，獲得工業合作者和贊助商的認可，並且獲得必要的媒體認可，以便於在線視頻能在NASA官網播出。

實驗內容：

除了常規相機載荷將提供准實時的地球上月亮的陰影和黑化的太陽的圖片，團隊還將視情況決定是否飛行第二組載荷。

NASA網站上屆時也可以看到每個團隊第二組載荷的信息和圖像。第二組載荷飛行將與NOAA（國家海洋和大氣管理局）和NSF（美國國家科學基金會）合作，屆時會發放100個探空球來收集對我們環境有影響的日食的重要科學數據。

錢從哪兒來？

由NASA科學任務委員會為主載荷提供資金，大約每個氣球系統（NASA基金號NNX16AB84G）3700美元，個別的團隊花費，比如差旅費，學生人員費和氦氣費用則由當地的NASA空間基金委員會支持。

本次項目的主角高空氣球究竟是何方神聖呢？

本項目中使用的高空氣球英文簡稱為HAB，與我們在高空科學探索中使用的大型超薄聚乙烯材料氣球不同（為了區別二者的不同，後者我們通常叫做高空科學氣球）。

HAB使用的是乳膠氣球，這在氣象探空氣球中很常用，它可以攜帶各類小型載荷達到臨近空間。這種氣球內部充填氦氣或者氫氣，隨著高度的上升，氣球會隨之膨脹，直至升限，氣球爆裂。

HAB的任務目標通常與載荷有關，每個載荷對應特定的目標。

HAB氣球系統中必須包含一個降落傘，雷達角反射器（增加HAB系統的雷達反射面，便於地面空管雷達的追蹤監控），和通信追蹤器。

高空科學氣球系統（超薄聚乙烯材料氣球）

HAB系統（從上而下分別是：乳膠球，任務載荷，降落傘，角反射器）

HAB是如此的迷人，因為它可以讓你快速低成本地探訪太空！

也因此，有些人叫它「窮人的太空項目」。

每天，人們都在全世界各地發放HAB。

高空氣球飛行高度參照圖

在美國，國家氣象服務中心每天會在遍布全美的氣象站和機場發放2次HAB氣球來測量大氣特性，以幫助他們進行氣象預報，如果有極端天氣，他們將在特殊地點發放第3次HAB氣球來增加預報模型的精度。

業餘HAB愛好者的記錄:（這裡所指的都是乳膠球，最終都會膨脹爆裂）

可以看出，成本低廉的高空氣球還是可以做很多事情的。

最後，放送一組日食的精美圖片，預祝NASA的日食氣球項目圓滿成功！

（之前錯放了一張月食圖感謝 @凡宇指正）

作者：中國科學院光電研究院黃宛寧 @黃金一代

出品：科普中國

監製：中國科學院計算機網路信息中心

「科普中國」是中國科協攜同社會各方利用信息化手段開展科學傳播的科學權威品牌。本文由科普中國融合創作出品，轉載請註明出處。

坐標 Columbia, Missouri. 我們系的 Angela Speck 教授負責這個事。下面是她做的一個宣傳視頻，前半部分是關於日食的科普性內容，後半部分介紹了這次日食對學校、市政等可能的影響及其相應的解決方案：

Total Solar Eclipse 2017 - the view from Columbia MO

這次日食的全食帶覆蓋了好些美國的大城市，所以各大學和天文機構早早就開始組織了，這個是AAS牽頭的一系列Workshop，2014年提出的：

https://aas.org/posts/news/2014/06/planning-2017-total-solar-eclipse-us

當然NASA也有專門的頁面提供一站式的日食信息：

Eclipse Web Site

如果google搜索關鍵詞"2017 eclipse US"的話還會出來一堆愛好者/團體/企業做的類似網站，就不一一列舉了。

除了直接觀賞日食之外，高中、大學相關老師也會組織一些針對日食的科研項目，國家、學校都會有一些錢可供申請。以我們組為例，我們搞了個小CCD，在今年春天時候，對日食發生的天區做了一組觀測。等到8月21號日食發生時，我們以盡量一樣的條件再觀測一組。然後通過兩組觀測中星體天球坐標的變化，有望驗證一下廣義相對論：

Tests of general relativity

集郵er一枚，搜索日全食的資料，看到樓主的問題，強答一題，答錯勿怪。

為了迎接這次日全食，美國郵政（可算科學教育者？）6月20日發行了日全食郵票，採用熱敏油墨印刷，圖案遇熱（如用手指按住）會變成滿月的圖案。另外，郵票的首發式也有趣味：

「這套郵票的首發式將在懷俄明州的懷俄明大學美術館舉行，時間是下午1:30。但美國郵政鼓勵集郵愛好者在上午11:30就到會場來，以見證該美術館獨特的、只有在夏至時分才能看到的奇觀：一束陽光在中午射進大廳的畫廊，剛好照到鑲嵌在地板上的一枚銀幣。」

更多的信息，如圖案上照片的拍攝者等等，參見以下鏈接（隨手搜的）：

美國郵政推出熱敏郵票手指按壓後日全食圖案將變成滿月圖案_網易數碼 http://digi.163.com/17/0428/09/CJ3OELG6001687H3.html

圖案「買一送一」美國將發行熱敏「日全食」郵票 https://www.baidu.com/home/news/data/newspage?nid=16436831580860840197p_from=1

那麼回到2009年我們的那次。就日全食本身而言，有遺憾的是那次長江大部分區域是陰天，看不到太陽，只能體會到天變黑。

中國郵政沒有為這次日全食發行郵票，而且據我了解，從來也沒有發行過（至少沒發行郵票，郵資票品不確定）。但是集郵總公司發行了PFTN.KJ-20 《2009年日食》科技紀念封，還有位於全食帶的城市的郵政局大都（這個是個人感受，沒有做數據統計）製作了紀念郵品，主要是紀念戳、紀念封片等。

PFTN.KJ-20 《2009年日食》科技紀念封（封上貼的是個性化郵票，不帶郵資的附票的圖案是日全食）

紀念封、戳

紀念戳

沒有對比就沒有傷害，不說美國，鄰近的印尼為2016年日全食也發行了郵票（其實印尼郵政總局在1983年為當年6月11日在印度尼西亞爪哇島發生的二十世紀延續時間最長一次日全食發行了郵票），參見以下鏈接。

印尼日全食觀測活動或創收1億美元-新華網 http://news.xinhuanet.com/world/2016-03/09/c_1118282922.htm

那年要是發行一套郵票的話，受眾會更多吧，可能更有宣傳教育的意義。

哈哈！這個問題可能會成為各個學科的綜合狂歡！代表業餘無線電來強答一發。
本次日全食中，業餘無線電愛好者們將對於日食期間電離層的變化，通過進行多頻段的通聯活動來進行觀察。
一般來說，在白天日光照射的條件下，電離層中的D層將變得濃厚起來，對低頻段的短波電波產生較強的吸收作用，因此160米和80米波段一直以來都被業餘無線電愛好者們認為是夜間波段。而在日食的過程中，電離層的電離作用將減弱，屆時將有可能產生低波段的異常傳播。歷史上，出現在歐洲地區的日全食過程中，業餘無線電愛好者即觀察到了電波的異常傳播。
因此，在這次美國日全食的過程中，陰影區對稱地區的加拿大和南美洲愛好者將開展一次特殊的Contest，利用短波電台以CW和各種數據模式進行通聯，並使用RBN對傳播情況進行實時檢測，而普通人們也可以通過收音機上低波段的短波廣播的接受情況來有限的判斷當前的電離層情況。這次日全食將是美洲業餘無線電愛好者們的一次狂歡！

手機答題沒圖……沒問題的吧……

本次日全食與2024年4月的日食路線相交點在南伊利諾州的Jackson County, 包括Carbondale, Marion, Makanda, 這幾個以前名不經傳的小鎮。

NASA直接官方進駐Carbondale, 南伊利諾大學所在地。並且NASA和日本一批天文學家都是三年前就訂的酒店。美國鐵路Amtrak為了本次日食特開一列從芝加哥到卡本代爾的"eclipse express" 專車(正常只有每天三趟)。南伊利諾大學專門舉辦為期兩天的科普展覽活動。政府在鎮上專設了多個停車場, 校園交通管制, 用巴士把遊客接近學校看日食。

新聞估計平時兩萬來人的鎮, 會迎來超過5萬遊客。附近各旅館全部訂滿, 幾百美金一晚。Airbnb上的高價民宿也被一掃而空。tinder 上人數暴增, 晚上路上多了些東倒西歪的人, 警察在各個酒吧門口戒備。

Walmart, best buy, staples, schnucks, Kroger, 的日食眼鏡全部賣光。然而Jcpenny竟然還有買滿25送眼鏡的沒送完, 可見jcpenny 的生意有多差...

明天有空補照片。

旅遊業搬磚人士硬答一發：因為這次日食，黃石、大提頓周邊的酒店（請注意是愛達荷、懷俄明兩個州）酒店提前半年就全滿，歷盡周折找到一家平時120美金就能拿下的，居然要700美金！而且定了就不允許取消…不禁感嘆美帝人民對於自然科學的參與度真是hin高，以及最後硬生生的取消了這個團的機位，就是因為沒！房！

我就說兩件很小的事，一件是安全。一件是教育

先說安全。

組織活動，首先需要的就是安全問題吧。在騰訊網找到了昔日的日食專欄，搜索「安全」兩個字，出現的消息是多少呢？3條