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第四节 月球

通过多次不同的方式进行测量,最终确定了月球到地球的平均距离为38.6万千米。测量距离的方法有很多种,这个距离是根据直接测量视差来进行计算的,在以后的研讨中会详细跟大家解释什么是视差。众所周知,月球是环绕着地球运转的,那么,根据月球的轨道运动也是可以计算出月球到地球的距离的。月球环绕地球运转的轨道是椭圆形的,因此,关于它的实际距离,会经常性地存在误差,或多或少的情况时有发生,有的时候就要少于平均距离1.6万千米,甚至是2.4万千米。

月球的直径是3476千米,大概是地球直径的四分之一多一点点。表面上看,月球似乎不成方圆,但其实经过精湛周密的测量,它确实是球形的。

月球的公转与位相

人们似乎很难理解月球陪同地球一起环绕着太阳联合运转的运动理论,我们可以举个例子:在急速前进的火车上放一把椅子,一米以外,一个人以椅子为中心绕圈,无论绕多少圈,他与椅子的距离都不会发生任何变化,并且与火车的运动也无半点关联。一样的道理,地球绕着太阳运转时,月球环绕着地球运转,其距离是不会发生改变的。由此看来,表面上看比较复杂的理论,实则简单易懂。

月球需要27天又8小时才能完成环绕地球一周;一个新月(朔)到另一个新月所需要耗费的时间是29天又13小时。为什么会有这样的不同呢?我们可以参考图21来进行解释说明。地球环绕太阳的轨道是弧线AC,在某一个时刻,假设地球正处于E点,月球则在地球与太阳之间的M点,地球在沿着弧线AC的轨道运行时,月球也在自己的轨道上,也沿着同样的弧线方向运行,经过了27天8小时,地球从E点游历到F点,而月球则再一次回到众星之间的N点,完成公转一周。此时的EM与FN也恰好平行。但太阳却在FS上,月球所处的N点并非地球与太阳之间,想要回到它们的中间,就不得不继续运转,也就是29天13小时了。图19很清晰地说明两个运转时间存在差距的原因,地球环绕太阳运转,而太阳则是沿着黄道的视运动。

月球是一个不发光的物体,它依靠太阳的照射而反射光芒。也就是说,月球的位相(phases)取决于太阳的位置。史书中所记载的“新月(朔)”就是当月球位于地

球和太阳之间,太阳没有照射到月球的那一侧对着我们的全黑的面貌。不仅如此,新月后的两天,月球处于黄昏的暮霭中,所以人们还是只能看见它全黑的一面。新月后的翌日,太阳所能照射到的月球的一点点位置,会形成一轮形似弯眉的形状,虽然史书中记载的新月时间比这个要早,但仍被称作新月。

新月结束几天之后,月球的面容就会显露无遗,从地球反射到月球的部分,会散发着微弱的光芒。实际上地球要比月球大很多,但站在月球上看向地球,视野里会呈现出一轮蔚蓝的满月。地光会伴随着月球的运动逐渐暗淡,直到上弦时,地光彻底消失。原因在于,地光不断趋向暗淡,且月球上有光的部分也在慢慢增强。下弦时的情形则同理。

月球的上弦期在历书中的记载就是新月(朔)后的第七天左右,此时月球会呈现给我们大概一半的光亮。“凸月(gibbous phase)”就是指在此之后的七天时间月球呈现出的状态。接下来就到了“满月”,此时的月球会把所有的光亮展示给人们,这种情形出现在新月后第二个星期的后几天,而月球正与太阳对视。满月之后,月球的位相就会再回到原来的位置,如此循环。

我们认为过于普通而不值得用寓言描述的事情却有很多诗人书写。然而,一些诗人的描绘却是现实里完全不能发生的事,比如,诗人会描绘新月出现在东天,傍晚则是满月光洒西天,尽管美轮美奂,但与事实完全不符。英国诗人Coleridge在他的名作《古舟子歌》(The Rime of the Ancient Mariner)中的描写似乎将黑暗物体忽略了,仅仅是一颗星悬于蛾眉月的两尖之中。

月球表面

月球的表面有着比较明显的明暗区域,这些可以很清晰地呈现在人们的视野里(图20)。所谓的“月中人”就是指比较暗的区域,因为它很像人的一张脸,眼睛、鼻子这样的器官特别突出。在望远镜下,那些凸出的地方尤为显眼,其实这些就相当于我们地球上的山,但无论是月球上的任何东西,都是越好的望远镜,看得越清晰、越细微,当然,对于月球表面的观察,即便是最小的望远镜也是可以观测的。下弦月时是观察这些凸起部分最好的时刻,因为这个时候的日出日落照射出的长影会将这些山呈现得

更清楚;而满月的时候,太阳光直射在月球表面,那所有的一切都是亮的,山就显得不那么清晰了。这些山大部分都形似一座直径为若干千米的碉堡,城墙接近一千米之高,但中间却是平坦的,故而,称为环形山。那么,跟地球上的山其实就有着形状上的不同,更似于地球上火山的喷口。月球上的这些环形山,通常都会有一个或者多个山峰屹立其中,它们和城墙会在

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