月有阴晴圆缺 月亮“善变”的背后

许秀华

水调歌头·明月几时有

〔宋〕苏轼

丙辰中秋，欢饮达旦，大醉，作此篇，兼怀子由。

明月几时有？把酒问青天。不知天上宫阙，今夕是何年。我欲乘

风归去，又恐琼楼玉宇，高处不胜寒。起舞弄清影，何似在人间。

转朱阁，低绮户，照无眠。不应有恨，何事长向别时圆？人有悲

欢离合，月有阴晴圆缺，此事古难全。但愿人长久，千里共婵娟。

1076年，北宋大文学家苏轼在密州（今山东省诸城）做太守。这一年中秋，独在异乡为异客的苏轼思念起了远方的家人。他孤独地举起酒杯遥问苍天：月亮是何时出现的？天上是否和人间有着相同的纪年？苏轼很想飞向太空，登上月亮，却担心月亮上气候寒冷。

苏轼的心中既有对月亮的向往，也有对奔月的犹豫。思绪万千之时，月亮在天空中缓缓地移动，转过朱阁，挂在雕花窗户上。明月照耀下的苏轼不禁想起月亮有着阴晴圆缺的变换、亲友们有着悲欢离合的变迁，感慨世上从来没有完美之事，只愿亲人平安，相隔千里，共享一轮明月。

为什么会看到

不同形状的月亮

地球上沧海桑田，天上却始终是那同一轮明月。曾经照耀着宋代苏轼的月亮，今天依然照耀着我们。

尽管人类发射了很多人造卫星，然而地球真正的天然卫星却只有一个，那就是月亮。在中国的传统文化里，月亮有很多美麗的别名，如太阴、玄兔、婵娟、玉盘。月亮绕着地球公转的同时，也围绕自转轴自转。巧合的是，月球的自转周期和公转周期大致相等，都约为28个地球日，这种现象叫作同步自转。太阳系的绝大多数卫星都奉行这个原则。

想象一下：有两个小朋友，一个小朋友扮地球，在原地静止不动;另一个小朋友扮月亮，一边身体要旋转360度，一边围着“地球”转圈圈。假设转圈开始时，“月亮”的脸面向“地球”，“月亮”在公转轨道上每转过1度，身体也对着“地球”的方向转过1度，“月亮”的脸永远面对着“地球”，直至公转完成。因此，地球上的我们只能看到月球的正面，而月亮的背面永远背对着我们。

在宇宙的星体中，只有恒星会通过核聚变发出光芒，其他星体都是反射恒星的光芒，月亮和地球都不例外。月亮本身不会发光，溶溶如水波般的月光只是月亮表面反射的太阳光。

如果你在黑暗的房间内打开手电筒，会发现你能见到的房间大小，取决于手电筒照射的范围。如果事先你不知道房间有多大，那么你会误以为房间就是手电筒照射的光视野那么大。从地球上观测月亮时，也会遇到同样的问题。我们能看到多大比例的月亮表面，以及看到什么形状的月亮，取决于月亮表面反射到地球上我们眼睛中的太阳光。月亮正面全部被太阳照到时，我们看到的月亮最大，是满月;太阳照到的月亮正面最少时，我们看到的月亮最小，是新月;太阳照到的月亮面积不是最大也不是最小时，我们看到的月亮叫作弦月、凸月。这就是苏轼这首词中的“月有阴晴圆缺”。

月有阴晴圆缺，是因为月亮表面被太阳光照到的范围不同，于是反射出来的太阳光不同。月亮表面接受多大范围的太阳光，取决于地球、月亮和太阳之间的相对位置。

什么时候太阳照到月亮正面的面积最小

当月亮行走在太阳和地球的中间，正面对着地球，背面对着太阳时，太阳几乎照不到月亮正面。由于我们的眼睛只能看到月亮的光亮部分，所以这个时候的月亮看起来最小。

什么时候太阳照到月亮正面的面积最大

当月亮走到地球和太阳的对面，地球位于三者中间，月亮的正面同时对着地球和太阳时，这时只要月亮稍微高一点或者低一点，不让地球挡住自己，太阳光就会把月亮面对我们的这一面全部照亮，月亮看起来就是最大的。

当月亮的位置在地球和太阳连线的侧面时，月亮就是不大不小的。

不断突破的月球探测

明月几时有？这是苏轼的疑问。今天的天体物理学家普遍认为，月球来自地球与某个天体撞击后的碎片，可能形成于约45亿年前，这就是月球起源“大碰撞说”。月球表面没有大气层吸收、保存太阳光的能量，因此昼夜温差较大，白天温度高达127°C，夜晚温度可低至-183°C。冷的时候，真是高处不胜寒;热的时候，则如大烤箱。

在苏轼所处的时代，奔月只是神话里嫦娥才能做到的事情。美国东部时间1969年7月20日下午4时17分42秒，美国航天员阿姆斯特朗将左脚小心翼翼地踏上了月球表面，这是人类第一次踏上月球！

2013年12月15日4时35分，我国的“嫦娥三号”着陆器与“玉兔号”巡视器分离，“玉兔号”巡视器顺利驶抵月球表面。2019年1月3日，“嫦娥四号”探测器自主着陆在南极-艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内，月球车“玉兔二号”成为人类历史上首次成功在月球背面软着陆的探测器。

咦，月球永远正对着地球，我们看不到月球的背面，“嫦娥四号”是如何飞到月球的背面的？

一种叫作天平动的奇妙现象，能让我们看到59%的月面。关于什么是天平动，又是另一个故事了......