月有陰晴圓缺 月亮“善變”的背后

許秀華

水調(diào)歌頭·明月幾時有

〔宋〕蘇軾

丙辰中秋，歡飲達(dá)旦，大醉，作此篇，兼懷子由。

明月幾時有？把酒問青天。不知天上宮闕，今夕是何年。我欲乘

風(fēng)歸去，又恐瓊樓玉宇，高處不勝寒。起舞弄清影，何似在人間。

轉(zhuǎn)朱閣，低綺戶，照無眠。不應(yīng)有恨，何事長向別時圓？人有悲

歡離合，月有陰晴圓缺，此事古難全。但愿人長久，千里共嬋娟。

1076年，北宋大文學(xué)家蘇軾在密州（今山東省諸城）做太守。這一年中秋，獨在異鄉(xiāng)為異客的蘇軾思念起了遠(yuǎn)方的家人。他孤獨地舉起酒杯遙問蒼天：月亮是何時出現(xiàn)的？天上是否和人間有著相同的紀(jì)年？蘇軾很想飛向太空，登上月亮，卻擔(dān)心月亮上氣候寒冷。

蘇軾的心中既有對月亮的向往，也有對奔月的猶豫。思緒萬千之時，月亮在天空中緩緩地移動，轉(zhuǎn)過朱閣，掛在雕花窗戶上。明月照耀下的蘇軾不禁想起月亮有著陰晴圓缺的變換、親友們有著悲歡離合的變遷，感慨世上從來沒有完美之事，只愿親人平安，相隔千里，共享一輪明月。

為什么會看到

不同形狀的月亮

地球上滄海桑田，天上卻始終是那同一輪明月。曾經(jīng)照耀著宋代蘇軾的月亮，今天依然照耀著我們。

盡管人類發(fā)射了很多人造衛(wèi)星，然而地球真正的天然衛(wèi)星卻只有一個，那就是月亮。在中國的傳統(tǒng)文化里，月亮有很多美麗的別名，如太陰、玄兔、嬋娟、玉盤。月亮繞著地球公轉(zhuǎn)的同時，也圍繞自轉(zhuǎn)軸自轉(zhuǎn)。巧合的是，月球的自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期大致相等，都約為28個地球日，這種現(xiàn)象叫作同步自轉(zhuǎn)。太陽系的絕大多數(shù)衛(wèi)星都奉行這個原則。

想象一下：有兩個小朋友，一個小朋友扮地球，在原地靜止不動;另一個小朋友扮月亮，一邊身體要旋轉(zhuǎn)360度，一邊圍著“地球”轉(zhuǎn)圈圈。假設(shè)轉(zhuǎn)圈開始時，“月亮”的臉面向“地球”，“月亮”在公轉(zhuǎn)軌道上每轉(zhuǎn)過1度，身體也對著“地球”的方向轉(zhuǎn)過1度，“月亮”的臉永遠(yuǎn)面對著“地球”，直至公轉(zhuǎn)完成。因此，地球上的我們只能看到月球的正面，而月亮的背面永遠(yuǎn)背對著我們。

在宇宙的星體中，只有恒星會通過核聚變發(fā)出光芒，其他星體都是反射恒星的光芒，月亮和地球都不例外。月亮本身不會發(fā)光，溶溶如水波般的月光只是月亮表面反射的太陽光。

如果你在黑暗的房間內(nèi)打開手電筒，會發(fā)現(xiàn)你能見到的房間大小，取決于手電筒照射的范圍。如果事先你不知道房間有多大，那么你會誤以為房間就是手電筒照射的光視野那么大。從地球上觀測月亮?xí)r，也會遇到同樣的問題。我們能看到多大比例的月亮表面，以及看到什么形狀的月亮，取決于月亮表面反射到地球上我們眼睛中的太陽光。月亮正面全部被太陽照到時，我們看到的月亮最大，是滿月;太陽照到的月亮正面最少時，我們看到的月亮最小，是新月;太陽照到的月亮面積不是最大也不是最小時，我們看到的月亮叫作弦月、凸月。這就是蘇軾這首詞中的“月有陰晴圓缺”。

月有陰晴圓缺，是因為月亮表面被太陽光照到的范圍不同，于是反射出來的太陽光不同。月亮表面接受多大范圍的太陽光，取決于地球、月亮和太陽之間的相對位置。

什么時候太陽照到月亮正面的面積最小

當(dāng)月亮行走在太陽和地球的中間，正面對著地球，背面對著太陽時，太陽幾乎照不到月亮正面。由于我們的眼睛只能看到月亮的光亮部分，所以這個時候的月亮看起來最小。

什么時候太陽照到月亮正面的面積最大

當(dāng)月亮走到地球和太陽的對面，地球位于三者中間，月亮的正面同時對著地球和太陽時，這時只要月亮稍微高一點或者低一點，不讓地球擋住自己，太陽光就會把月亮面對我們的這一面全部照亮，月亮看起來就是最大的。

當(dāng)月亮的位置在地球和太陽連線的側(cè)面時，月亮就是不大不小的。

不斷突破的月球探測

明月幾時有？這是蘇軾的疑問。今天的天體物理學(xué)家普遍認(rèn)為，月球來自地球與某個天體撞擊后的碎片，可能形成于約45億年前，這就是月球起源“大碰撞說”。月球表面沒有大氣層吸收、保存太陽光的能量，因此晝夜溫差較大，白天溫度高達(dá)127°C，夜晚溫度可低至-183°C。冷的時候，真是高處不勝寒;熱的時候，則如大烤箱。

在蘇軾所處的時代，奔月只是神話里嫦娥才能做到的事情。美國東部時間1969年7月20日下午4時17分42秒，美國航天員阿姆斯特朗將左腳小心翼翼地踏上了月球表面，這是人類第一次踏上月球！

2013年12月15日4時35分，我國的“嫦娥三號”著陸器與“玉兔號”巡視器分離，“玉兔號”巡視器順利駛抵月球表面。2019年1月3日，“嫦娥四號”探測器自主著陸在南極-艾特肯盆地內(nèi)的馮·卡門撞擊坑內(nèi)，月球車“玉兔二號”成為人類歷史上首次成功在月球背面軟著陸的探測器。

咦，月球永遠(yuǎn)正對著地球，我們看不到月球的背面，“嫦娥四號”是如何飛到月球的背面的？

一種叫作天平動的奇妙現(xiàn)象，能讓我們看到59%的月面。關(guān)于什么是天平動，又是另一個故事了......