月相变化的观测

第二节　月相变化的观测

随着月亮每天在星空中自西向东移动一大段距离，它的形状也在不断变化，这种现象叫做月相变化。“人有悲欢离合，月有阴晴圆缺”，这里的圆缺就是指“月相变化”；在地球上所看到的月亮被日光照亮部分也在不断变化，从而产生不同的视形状。

由于月亮本身不发光，也不透明，在太阳光照射下向着太阳的半个球面是亮区，另半个球面是暗区。随着月相对于地球和太阳的位置变化，就使它被太阳照亮的一面有时对向地球，有时背向地球，有时对向地球的月亮部分大一些，有时小一些，这样就出现了不同的月相。

地球上的人们见到月相的时间，由于地球的自转，月球每日从月出到月落大约为半天，即月球有半天挂在天空。月球在地平线上时，我们并不一定都能见到月相，若月亮和太阳同在天空，则月光淹没在阳光之中，见不到月相。

月出月落的时间，由于地球自转的角速度比月球公转的角速度大得多，所以地球上的人们能较长时间观看月相，即月相变化在人们眼中的变化速度是缓慢的。由于地球的自转，某一日月亮的东升西落的视运动是明显的。

由于日、地、月三者位置不断变化，月相便有了盈亏变化（图8.2.1）。

图8.2.1　月相的变化原理

关于月球的形状，我们有一个概念叫月龄。所谓月龄，就是用日期数来表示月相名称的，从新月时算起到各个月相所经过的时间。如新月后3天12小时的月龄为3.5，娥眉月的月龄为3，满月的月龄为15。知道了月龄，就能判断月球的形状、出没时刻及可见方向。其变化规律如下：

在农历每个月的三十或初一，月球位于太阳和地球之间，地球上的人们正好看到月球背离太阳的暗面，因而在地球上的人们看不见月亮，称为新月或朔。此月相与太阳同升同落，即清晨月出，黄昏月落，只有在日全食时才可觉察到它的存在。

新月过后，月球向东绕地球公转，从而使月球离开地球和太阳中间而向旁边偏了一些，即月球位于太阳以东。月球被太阳照亮的半个月面朝西，地球上可看到其中有一部分呈镰刀形，凸面对着西边的太阳，称为娥眉月，它日出后月出，日落后月落，即迟升后落，与太阳同在天空，在明亮的天空中，故看不到月相。只有当太阳落山后的一段时间才能在西方天空中看到娥眉月（图8.2.2）。

图8.2.2　娥眉月（农历月月初，黄昏时西方地平线上空所看到细细的一道弯月，称作娥眉月，它一天天地丰盈起来）

约在农历每月初七、初八，由于月球绕地球继续向东运行，日、地、月三者相对位置成为直角，即月地连线与日地连线成90°。地球上的观察者正好看到月球西半边亮，亮面朝西，呈半圆形叫上弦月（图8.2.3）。上弦月约正午出现，黄昏时，它出现在正南天空，假设观察者位于北半球中纬度（下同），子夜从西方落入地平线之下，上半夜可见。

图8.2.3　上弦月（农历上半月初八前后的月亮称为上弦月，月面的右半边发亮）

约在农历每月十一、十二，在地球上的观察者看到月球西边被太阳照亮部分大于一半，月相变成凸月，凸月正午后月出，黄昏时在东南部天空，月面朝西然后继续西行，黎明前西方地平线落下，大半夜可见（图8.2.4）。

图8.2.4　渐盈凸月（农历上弦月到满月之间所看到的凸月，它逐渐丰盈起来）

农历每月十五、十六，月球运行到地球的外侧，即太阳、月球位于地球的两侧。由于白道面与黄道面有一夹角日，通常情况下，地球不能遮挡住明月，称为满月或朔（图8.2.5）。满月在傍晚太阳落山时的东方地平线上生起，子夜时位于正南天空，清晨时从西方地平线落下，整夜都可以看到月亮。

图8.2.5　满月（月球和太阳位于地球两侧，农历十五、十六前后所看到的圆月，也称为望月）

再过几天，农历十七、十八，地球上的观测者看到月球东面被照亮的部分大于一半，月相又变为凸月，它在日落以后升起在东方地平线上，次日日出以后在西方地平线落下，大半夜可见（图8.2.6）。

图8.2.6　渐亏凸月（农历满月到下弦月之间所看到的凸月，它逐日缩小）

再过几天，农历二十二、二十三，太阳、地球和月亮之间又成90°，这时我们看到月球东半边呈半圆形，月面朝东，称为下弦月（图8.2.7）。它在子夜时升起在东方地平线上，黎明、日出，此时半高悬于南方天空，正午时从西方地平线落下，下半夜可见。

图8.2.7　下弦月（农历下半月二十三前后的月亮称为下弦月，月面的左半边发亮）

再过几天，农历二十五、二十六，亮面朝东，此时子夜后月出，黄昏前月落，黎明前可见。月球又变成一个娥眉形月牙，弓背朝向旭日，又叫残月（图8.2.8）。

图8.2.8　残月（农历月月末，黎明前东方地平线上空所看到的娥眉月，又叫残月，它一天天地缩小下去，最后消失）

月球随后继续向东运行，又运行到太阳和地球之间，月相变为朔。

可见，月相的变化依次为新月——娥眉月——上弦月——凸月——满月——凸月——下弦月——娥眉月——新月。月球绕地球公转一周，月相由朔到下一次朔所经历的时间间隔，即月相变化的周期，叫朔望月。

月相变化的周期性，给我们提供了一种计量时间的尺度。朔望月是月相的变化周期，一个“朔望月”长度约为29.63059日，中国传统的夏历（农历）及伊斯兰教国家和地区采用的历法都是以朔望月为月的单位。此外，从朔到上弦、上弦到望，望到下弦、下弦到朔，这种朔望两弦四相，每相大约7日的现象，也是一种天然的计时单元，星期最早就是由此演变而来的。