月亮的“縮放術(shù)”

二源

夜幕降臨，月亮就是夜空中永恒的主角。也許在某個(gè)傍晚，走在放學(xué)路上的你一抬頭便發(fā)現(xiàn)東方的低空出現(xiàn)了一輪明月。它像個(gè)金燦燦的大圓盤，掛在高樓林立的城市上空。你也許會(huì)想：今天是什么日子，月亮怎么又大又圓？如果不是人月兩團(tuán)圓的中秋節(jié)，你可能會(huì)更困惑，難道這就是傳說中的“超級(jí)月亮”？這種突然出現(xiàn)的大月亮到底是怎么回事呢？今天我們就來找找答案吧！

“大月亮”的錯(cuò)覺

我們知道，在一個(gè)月當(dāng)中，滿月那天月亮最大最圓。那么，你知道在一天之中，月亮何時(shí)最大嗎？答案是月亮從地平線剛剛升起的時(shí)候看起來最大！這里請(qǐng)大家注意：是“看起來”最大，因?yàn)樵铝猎谝惶熘袕纳铰浯笮〔⒉粫?huì)改變，我們看到的變化只是一種視錯(cuò)覺。

其實(shí)不僅月亮，連太陽也是如此，在清晨或傍晚，位于地平線附近的太陽要比中午位于正中天的太陽看起來更大。只不過，對(duì)于月亮來說，這種現(xiàn)象更加明顯一些。因?yàn)樘栆坏┥?，陽光?huì)非常刺眼，人們根本無法辨識(shí)出它的輪廓。而夜幕中，月光柔和，不管月亮在什么位置，只要天氣晴朗，它都能呈現(xiàn)出清晰的輪廓。

兩千多年前，在《兩小兒辯日》中，孔子?xùn)|游，遇到兩個(gè)小孩兒正在就太陽遠(yuǎn)近的問題進(jìn)行辯論，其中一個(gè)小孩兒指出：“日初出大如車蓋，及日中則如盤盂，此不為遠(yuǎn)者小而近者大乎？”意思是太陽初升時(shí)像車蓋一樣大，到了中午像盤子一樣大，這不是因?yàn)榻筮h(yuǎn)小嗎？另一個(gè)小孩兒則辯稱：“日初出滄滄涼涼，及其日中如探湯，此不為近者熱而遠(yuǎn)者涼乎？”意思就是太陽剛出來時(shí)天氣涼爽，到了中午天氣就熱得像把手伸進(jìn)熱水里一樣，這不是近熱遠(yuǎn)涼嗎？對(duì)于這兩種說法，孔子無法判定。感覺上，地平線附近的月亮或太陽似乎離我們更近，但其實(shí)不然，月亮或太陽在地平線附近時(shí)，光線要經(jīng)過的距離更遠(yuǎn)。

那么是大氣的作用嗎？兩千多年前的古希臘科學(xué)家亞里士多德也注意到了這個(gè)問題，他認(rèn)為這是因?yàn)榈仄骄€附近的大氣折射作用。就像一根筷子浸在裝滿水的碗中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)筷子像折斷了一樣，也就是說是折射現(xiàn)象使光線發(fā)生了偏折。大氣同樣會(huì)使光線發(fā)生偏折，如果我們仔細(xì)觀察就會(huì)發(fā)現(xiàn)，無論是滿月還是太陽，在初升或者西沉?xí)r，看上去其實(shí)是扁扁的。這就是大氣折射產(chǎn)生的效果——把滿月或太陽“壓扁”，而不是放大。既然距離和大氣折射都無法解釋，那還有什么原因使得月亮在地平線附近時(shí)顯得更大呢？

我們來看看下面這兩幅圖，你覺得哪幅圖中的月亮更大？相信大多數(shù)人會(huì)認(rèn)為左圖中的月亮更大，但其實(shí)兩幅圖中的月亮是一樣大的！有科學(xué)家指出，因?yàn)榈仄骄€附近有房屋、街燈、樹木、山丘等作為參照物，對(duì)比之下，人們就會(huì)覺得月亮很大。相反，當(dāng)月亮升到高空，附近沒有任何參照物時(shí)，我們也就不會(huì)覺得它很大了。因此，所謂“月亮在地平線附近看起來更大”，很可能是一種錯(cuò)覺！

不過，除了地平線附近有參照物這一因素外，科學(xué)家還有另外一種解釋。1959年，美國科學(xué)家做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，他們把兩個(gè)大小一樣的圓盤，一個(gè)懸掛在26米高的地方，另一個(gè)放置在26米遠(yuǎn)的地面上，然后再邀請(qǐng)不同年齡的人前來觀看，你們猜結(jié)果如何？所有觀看的人都認(rèn)為地面上的圓盤更大！為何我們的大腦會(huì)有這樣的錯(cuò)覺？具體原因不得而知，不過，據(jù)科學(xué)家分析，這可能與平視、仰視產(chǎn)生的視覺差異有關(guān)。

好了，如果你想在觀察月亮?xí)r消除這種錯(cuò)覺，有幾種方法可以嘗試。

第一種方法：把一張紙卷成圓筒狀，通過圓筒觀察月亮，這樣就排除了參照物的干擾，月亮看上去會(huì)小一些。

第二種方法：躺下來觀看初升的滿月。躺著視線向上，月亮看起來會(huì)顯得小一些。

第三種方法：找一個(gè)“標(biāo)尺”來測量。滿月時(shí)的視直徑大概有0.5度，我們可以找一個(gè)比指甲小一些的圓形紐扣，伸直手臂，把紐扣和地平線上的滿月比一比，紐扣應(yīng)該能剛好遮住月亮。再耐心等上幾個(gè)小時(shí)，當(dāng)月亮升到高空時(shí)，再次伸直手臂比較一下，月亮的大小會(huì)有什么變化嗎？不妨試試吧！

超級(jí)月亮

月亮在地平線附近顯大既然是一種視錯(cuò)覺，那么傳說中的“超級(jí)月亮”又是怎么回事？超級(jí)月亮不就是超級(jí)大的月亮嗎？

說到超級(jí)月亮，如果你見過它，很可能會(huì)失望。因?yàn)樗娴臎]有你想象中那么不同尋常。所謂超級(jí)月亮，其實(shí)就是“普通月亮”滿足了兩個(gè)特殊條件，即離得近和滿月。“離得近”是指在“近地點(diǎn)”附近。我們知道地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)，會(huì)有“近日點(diǎn)”和“遠(yuǎn)日點(diǎn)”兩個(gè)位置，與地球類似，月球繞地球的公轉(zhuǎn)軌道也是橢圓形的，那么月球軌道上同樣會(huì)有“近地點(diǎn)”和“遠(yuǎn)地點(diǎn)”。地球和月球的平均距離為38萬千米，月球在近地點(diǎn)時(shí)，地月距離最短，大約為36.3萬千米;月球運(yùn)行到遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，地月距離最長，大約為40.5萬千米。

月球每個(gè)月圍繞地球轉(zhuǎn)一圈，所以它每個(gè)月都會(huì)經(jīng)過一次近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)。我們知道，在這一個(gè)月中，月亮還會(huì)發(fā)生月相變化，即從新月到滿月再到殘?jiān)?。如果月球運(yùn)行到近地點(diǎn)附近，這時(shí)月相剛好又是滿月，那么月亮在我們眼中就會(huì)顯得更大更亮，也就是人們口中所說的“超級(jí)月亮”了。

很多時(shí)候，滿月之日，月亮并不在近地點(diǎn)：或者月亮在近地點(diǎn)時(shí)，還只是一彎蛾眉月。所以，滿足兩個(gè)特殊條件的超級(jí)月亮，一年僅會(huì)出現(xiàn)3到5次。由于月球軌道并不是一成不變的，所以地球與月球的最近距離也會(huì)發(fā)生變化，我們可以看到2021年將會(huì)出現(xiàn)4次超級(jí)月亮，地月距離最近的是5月26日那次。

位于近地點(diǎn)的滿月（超級(jí)月亮）和位于遠(yuǎn)地點(diǎn)的滿月相比，視覺上增大了13%左右，亮度比普通滿月高15%左右。其實(shí)，這樣的大小和亮度變化，我們很難用肉眼分辨出來，所謂的“超級(jí)月亮”也并非什么罕見的天象奇觀。不過，當(dāng)超級(jí)月亮從地平線升起之時(shí)，它看起來比平日里初升的月亮還要大，很適合拍攝一些攝影大片。

下次大家再聽到關(guān)于超級(jí)月亮的新聞時(shí)，不妨忙里偷閑，抬起頭來欣賞一下皎潔的月亮吧！