日全食前後驚現「神秘波紋」！地面光影如蛇快速游動　百年成因仍是謎

【綜合報導】日全食最令人印象深刻的畫面，往往是月球完全遮住太陽、日冕浮現在黑暗天空中的瞬間，不過就在全食開始前與結束後，地面還可能出現另一種特殊景象。一道道明暗相間的光影快速掠過地面與建築物表面，有時像水面波紋晃動，也有人形容如同蛇影快速游過。這種被稱為「影帶」（shadow bands）的現象，人類已觀察數百年，真正的形成機制至今仍未完全釐清。

隨著下一場日全食將於8月12日登場，這項難以預測、稍縱即逝的自然現象再度受到關注。科學家多年來透過地面儀器、高空氣球、飛機及影像分析等方式追查影帶成因，希望從不同高度與觀測條件取得更多線索。

全食前後短暫現身　肉眼看得到、鏡頭卻難捕捉

影帶通常出現在日全食進入全食前，以及全食結束、太陽重新露出的短暫時間。此時地面、牆面或其他淺色表面可能浮現細長、波浪狀的明暗條紋，並快速移動與扭動。

NASA過去整理日食觀測資料指出，影帶在歷史上已有長時間的觀測紀錄。由於現象持續時間短暫，加上明暗對比非常微弱，即使肉眼能夠察覺，透過一般相機或攝影設備也不一定能清楚記錄。

匹茲堡大學物理與天文學教授David Turnshek對這項現象研究多年。他在1970年還是青少年時，前往美國維吉尼亞海灘附近觀測日全食，第一次親眼看到全食前一道道光影快速掃過地面。多年後，他仍持續投入相關研究，希望找出這項特殊日食現象背後的原因。

是大氣造成？科學界仍在尋找答案

影帶究竟如何形成，目前仍有不同解釋，其中一項主要理論與地球大氣造成的光線擾動有關。

當日全食逐漸接近全食階段，月球幾乎遮住整個太陽，只留下極細的太陽光源。光線穿越地球大氣層時，受到不同溫度與密度的氣流影響，可能產生折射與亮度變化，進而在地面形成不斷移動的明暗條紋。這類大氣造成的光線擾動，也與人們從地面仰望星星時，星光看起來不斷閃爍的現象有相似之處。

不過，大氣擾動並不是唯一受到討論的可能機制。研究人員也曾探討光的繞射與干涉等解釋，因此影帶是否完全由近地面大氣造成，目前仍不能下定論。

2017年高空測到特殊訊號　讓謎團更加複雜

為了找出答案，Turnshek參與的匹茲堡大學研究團隊曾利用2017年橫跨美國的日全食進行實驗。他們除了在地面設置光感測器，也將儀器送上高空氣球，希望比較不同高度取得的觀測資料。

研究團隊當時在地面與高空觀測資料中發現約4.5赫茲的訊號，並將其解讀為可能與影帶有關。由於高空氣球已位於行星邊界層之上，如果這項訊號確實來自影帶，就代表單靠近地面的大氣擾動可能不足以解釋所有觀測結果，也讓影帶的形成機制變得更加複雜。

到了2024年4月8日北美日全食，團隊再次展開觀測，使用高空氣球、地面光感測器、探空氣球以及飛機搭載的感測設備，希望重新檢驗先前結果。

這一次，研究人員並未在行星邊界層上方偵測到影帶。另一方面，德州的地面觀測又受到雲層影響，無法取得足以進一步判斷的理想資料，因此研究團隊仍無法對影帶成因作出最終結論。

研究結果顯示，影帶可能並非每一次日全食都會出現；如果確實出現，也可能主要與大氣擾動有關。不過，2017年與2024年的觀測結果存在差異，究竟是觀測環境造成，還是涉及其他物理機制，仍需要更多研究才能釐清。

2026年新研究持續追查　一般攝影機也能成為工具

影帶研究今年仍有新的進展。一項2026年5月公布的研究建立影像分析方法，利用一般消費級相機拍攝的日食影片，量化影帶的方向、明顯程度及功率頻譜等特徵。

研究人員分析兩組日食影像資料後，辨識出具有統計意義的影帶活動，出現時間與大氣閃爍理論對影帶的預期相符。研究結果也顯示，未來除了專業感測設備外，一般攝影器材拍攝的日食影像，也可能成為量化研究影帶的重要資料來源。

不過，這些結果仍不足以宣告延續數百年的影帶謎團已經破解。不同日食與不同觀測地點得到的結果仍存在差異，影帶真正的物理成因，仍是科學家持續研究的問題。

8月12日日全食登場　再迎觀測機會

2026年8月12日將迎來新一場日全食。根據NASA公布的資料，全食帶將經過俄羅斯北部、格陵蘭、冰島、大西洋、西班牙，以及葡萄牙的一小部分；北美、歐洲與非洲部分地區則可以看到不同程度的日偏食。

除了太陽日冕、鑽石環及貝利珠等經典日食景象，影帶也是全食前後值得留意的特殊現象。由於它並非每一次、每個地點都能清楚出現，8月12日的日全食能否再次捕捉到這種神秘光影，並提供足以進一步釐清成因的新資料，仍有待實際觀測。

NASA也將利用這次日全食進行多項科學觀測，包括派出WB-57高空研究飛機及科學氣球，從不同高度研究太陽與地球大氣在日食期間的變化。這些研究並非專門為破解影帶成因而設計，但日全食帶來的特殊環境，仍將為科學家了解太陽、大氣與光線變化提供難得機會。

從數百年前人們描述地面上神秘流動的光影，到現代科學家將感測器送上高空，人類對影帶的追尋至今仍未結束。當月球陰影8月12日再次掃過地球，這場日全食也將為研究這項自然謎團帶來新的觀測機會。