一、为什么会产生月相
月球和地球一样,是一个不发光、不透明的球体,全靠反射太阳光而发亮,月球向着太阳的半球是明亮的,背着太阳的半球是黑暗的,月球永远分为明亮半球和黑暗半球(见图1),图中中心天体是地球,中间一圈表示月球在公转轨道上的不同位置,总是一半亮、一半暗,外面一圈是人们在地球上看到的月相。亮半球中只有朝向地球上的部分观测者可见,背对部分则见不到。
图1
二、在一个朔望月内,为什么会观察到月相有一个周期性的变化?
看图1,由于日、地、月三者位置不断发生变化,月相便有盈亏的变化。从新月到满月朝向地球的月面被太阳照亮部分逐渐增大,月球由亏转为盈。当日、地、月三者大致在一条直线上且月球居中时,月球的黑暗半球对着我们,因此看不见它,这时的月相叫“新月”或“朔”。新月以后,我们看到朝向地球的月面只有一小部分被照亮,形如蛾眉,叫“蛾眉月”,以后逐渐增大。当日、地、月三者连线成直角且月球在太阳以东时,朝向地球的月面有一半被照亮,形如半圆,叫“上弦月”。以后可见月面的大部分,这时的月相叫“凸月”。当日、地、月三者大致在一条直线上且地球居中时,朝向地球的月面整个被照亮,形状似圆,这时的月相叫“望月”或“满月”。满月以后,月球由盈转为亏,朝向地球的月面被照亮部分逐渐减少,这时的月相叫“凸月”。当日、地、月三者连线成直角且月球在太阳西面时,朝向地球的月面只有一半被照亮,叫“下弦月”。此后可看见的明亮部分更加减少,又变为蛾眉月,再重新回到“新月”。从新月到下一次出现新月,月球围绕地球转了一圈。由于月球绕地球的周期性运动,因此月相也就有了周期性的变化。
三、为什么上半月月球亮面朝西,下半月月球亮面朝东?
图2
图3
月球是自西向东绕地球运行的,相对于地球来说,上半月月球是背离太阳越走越远(见图2)。此时太阳在月球西方,月球西部被太阳照亮,所以这时月球的亮面朝西。而下半月,月球是向着太阳越走越近(见图3),太阳在月球东方,月球东部被太阳照亮,因此这时月球亮面朝东。
四、为什么上半月月比日迟升后落,下半月月比日早升先落?
图4
图5
随着地球自西向东自转,日、月东升西落,上半月月球自西向东朝远离太阳的方向运动。上弦月时
(见图4)日地与月地成直角,此时A点日出是6点,对于地球上的A点来说,再转90°才见月出,于是月出就要12点,也就是月球比太阳迟升后落6小时。同理上半月的蛾眉月、凸月、满月分别迟升后落3小时,9小时、12小时。而下半月月球自西向东朝迎向太阳的方向运动。下弦月时(见图5)日地与月地也成直角,A点日出6点,则对于A点来说,月出是零点,也就是月球比太阳早升先落6小时,同理,下半月的满月、凸月、蛾眉月比太阳分别早升先落12小时、9小时、3小时。从上面的分析可知,由于日、地、月三者位置
不断产生周期性的变化,所以月球同太阳出没时差也产生了周期性的变化,出现了上半月月比日迟升后落,下半月月比日早升先落的现象。
五、为什么上半月的月相在日落黄昏后才能看到,下半月的月相在日出黎明前才能可见?
图6
观测月相有时空条件的限制,即夜晚可见,白天不见(白天月球的亮光被太阳光芒吞噬)。面对可见,背对不见(背向月球即转到地平面以下,看不到月相)。为了方便同学们理解可出示图6。图中上半圆表示上半月,黄昏日落时各月相的相对位置。下半圆表示下半月,黎明日出时各月相的相对位置。图中的数字表示各月相相对于太阳升起的时间。人都面向南方站立。因月相只有在地平面以上可见,因此它的运动轨迹只画半圆。每种月相的升落情况用表格归纳如下:
地球理论上能观测到该月相地球实际上能观测到该月相的的时间 月出→月落 新月(初一) 蛾眉月 (初三、四) 上弦月 (初七、八) 凸月 (初十、十一) 满月 同升同落 迟升后落 6时→18时 9时→21时 时间 月出→月落 彻夜不见 0时 18时→21时 3小时 月 相 同太阳出 没比较 迟升后落 12时→24时即0时 18时→24时 6小时 迟升后落 此起彼落 15时→3时 18时→6时 18时→3时 9小时 (通宵可见) (十五、十六) 凸月 (十九、二十) 下弦月 (二十二、 二十三) 蛾眉月 (二十六、 二十七) 早升先落 3时→15时 早升先落 24时→12时即0时 早升先落 21时→9时 18时→6时 12小时 21时→6时 9小时 0时→6时 6小时 3时→6时 3小时 从表中可以看出,上半月的各月相都是在白天升起,晚上落下。而下半月的各月相在晚上升起,白天落下。因此上半月的月相黄昏日落后可见,下半月的月相日出黎明前方能见到。
月食
lunar eclips
月球被地影全部或部分遮掩的现象。月食一般都发生在望日,即夏历每月的十五或十六日,这时地球运动至太阳和月球之间,但并不是每个望日都可能发生月食,因为黄道和白道之间有交角存在,所以只有在望月夜,月球又走月食的连续照片,可见到地球影到黄道和白道交点附近时,地球上的观测者才能观看到月食。每年发生月食数一般为2次。太阳的直径比地球的直径大得多,地球的影子可以分为本影和半影。地球的直径大约是月球的4倍,在月球轨道处,地球的本影的直径仍相当于月球的2.5倍。当月球始终只有部分为地球本影遮住时,就发生月偏食。而当月球全部进入地球本影时就可以看到月全食。如果月球进入半影区域,太阳的光也可以被遮掩掉一些,这种现象在天文上称为半影月食,但由于在半影区阳光仍十分强烈,多数情况下半影月食不容易用肉眼分辨,然而事实上半影月食是经常发生的,据观测资料统计,每世纪中半影月食,月偏食、月全食所发生的百分比约为36.60%,34.46%和28.94%。
日食
日食是月球绕地球转到太阳和地球中间,这时是农历初一。如果太阳、月球、地球三者正好排成或接近一条直线,月球挡住了射到地球上去的太阳光,月球身后的黑影正好落到地球上,这时发生日食现象。在地球上月影里的人们开始看到阳光逐渐减弱,太阳面被圆的黑影遮住,天色转暗,全部遮住时,天空中可以看到最亮的恒星和行星,几分钟后,从月球黑影边缘逐渐露出阳光,开始生光、复圆。由于月球比地球小,只有在月影中的人们才能看到日食。月球把太阳全部挡住时发生日全食,遮住一部分时发生日偏食,遮住太阳中央部分发生日环食。发生日全食的延续时间不超过7分58秒。我国有世界上最古老的日食记录,公元前一千多年已有确切的日食记录。
无论是日偏食、日全食或日环食,时间都是很短的,在同一个地方看到一次日全食的时间最长不超过七分四十五秒。在地球上能够看到日食的地区也很有限,这是因为月球比较小,它的本影也比较小而短,因而本影在地球上扫过的范围不广,时间不长,由于月球本影的平均长度(373293公里)小于月球与地球之间的平均距离 (384400公里),就整个地球而方,日环食发生的次数多于日全食。