迷你世界Laplace 图版 12 — 月相

图版 12 · 宇宙

月亮为什么会变脸

月亮从不改变形状,月相也不是地球的影子一点点啃出来的。变的,只是我们站在地球上,能看到它被太阳照亮的那一半的多少。

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永远亮着一半

月亮自己不发光。它像地球一样,总有一半朝着太阳,是白天;另一半背着太阳,是黑夜。

无论什么时候,月亮被照亮的都正好是一半。所谓月相,就是这亮着的一半,有多少正好朝着我们。

太阳、地球与月亮示意 · 大小和距离未按比例

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绕地球一圈

月亮大约一个月绕地球转一圈。转到太阳和地球之间时,亮的一半背对着我们,几乎看不见,这是新月;转到地球另一侧时,亮的一半整个朝着我们,这是满月。

从一次新月到下一次新月,平均要 29.5 天。右下角的小窗,就是从地球上看过去的样子。

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先亮右边,再亮左边

新月过后,月亮一天天“长胖”:先是一弯蛾眉月,大约一周后,我们看到它亮了半边,叫上弦月,再过一周就是满月。之后它又一天天“变瘦”,经过下弦月,回到新月。

在北半球,变胖的月亮亮在右边,变瘦的月亮亮在左边。到了南半球,那里的人看到的月亮是上下颠倒的,左右也就正好相反。

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不是地球的影子

很多人以为,月亮缺掉的部分是地球的影子。其实地球的影子总是指向背着太阳的方向,而上弦月、下弦月的时候,月亮离那里还远得很。

只有满月时,月亮才可能走进地球的影子,那就是月食。月亮绕地球的轨道,和地球绕太阳的轨道之间斜着约 5°,所以大多数满月都从影子上方或下方擦过。月全食时,整个月亮会变成暗红色,几个小时就结束了;月相的变化却要好几个星期。

地球的影子与月亮轨道 · 轨道倾斜画成了真实 5° 的三倍;未按比例

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总是同一张脸

月亮绕地球转一圈的同时,自己也正好转一圈,所以它几乎总是用同一面对着地球。我们在地球上,永远看不到它的背面。

但背面并不是“黑暗的一面”。新月的时候,正对着我们的这一面是黑夜,背面却整个沐浴在阳光里。

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今晚的月亮

这颗月亮按今天的日期摆放:位置来自美国海军天文台公布的月相时刻。下面是接下来一个月里,每天的月亮在北半球看上去的样子。

平均来说,月亮每天比前一天晚升起大约 50 分钟。满月大约在太阳落山时升起,上弦月大约在中午升起,所以下午的天空里常常能看到它。

月相时刻:美国海军天文台 · 世界时

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你来试试

拖动日子,看月亮绕地球转,小窗里的月相跟着变化;切换到南半球,看看那里的人看到的月亮。

试一试切换到“从南半球看”:新月后第 5 天,月亮哪一边亮?

模型省略了什么

地球、月亮的大小和它们之间的距离都没有按比例:真实的月亮离地球大约有 30 个地球那么宽。月亮的轨道其实是椭圆,所以真实的月相时刻会比平均值早或晚,可能差上大半天;页面上的日期用的是美国海军天文台的时刻。“北半球亮右边”说的是中纬度地区;在赤道附近,月牙常常像躺着的小船。月亮轨道的倾斜画成了 15°,是真实 5° 的三倍,好让你看清。月亮会微微摇晃,日积月累,我们能看到它表面的大约 59%。

一个常见的误解

月亮缺掉的部分不是地球的影子,而是月亮自己的夜晚。地球的影子只在月食时落到月亮上,而且只可能发生在满月。另外,月亮的背面并不总是黑的:新月时,背面正是白天。

资料来源

  1. NASA:月相
  2. NASA:潮汐锁定
  3. NASA:日食与月食的类型
  4. 美国海军天文台:月相时刻
  5. NASA 科学可视化工作室:CGI 月球素材(LRO 彩色拼图)

数据

Moon phase times: US Naval Observatory, Astronomical Applications API. Moon: NASA Scientific Visualization Studio, CGI Moon Kit (LRO LROC WAC colour mosaic; LOLA elevation). Earth: NASA Earth Observatory, Blue Marble Next Generation, October 2004 (Reto Stöckli); city lights, NASA Earth Observatory Black Marble 2016 (Joshua Stevens, Miguel Román, Suomi NPP VIIRS); clouds, NASA Blue Marble 2002 (Reto Stöckli, NASA GSFC). Elevation (globe relief): Terrain Tiles on AWS Open Data; ETOPO1, NOAA; GMTED2010 and SRTM, USGS. Stars: Yale Bright Star Catalogue, 5th revised edition (Hoffleit & Warren 1991), via CDS VizieR. Milky Way: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio, Deep Star Maps 2020; Gaia DR2: ESA/Gaia/DPAC.

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