月相 人們觀測(cè)月球，很容易發(fā)現(xiàn)月球的視形象有圓缺的變化，我們把月球圓缺的各種形狀稱為月相。它是人們最常見的、也是最熟悉的一種天象。
月相圖 月相的成因 我們知道月球、地球本身都不發(fā)光，兩者只能反射太陽光。那么，在太陽照射下，月和地總是被分為兩部分，即光明和黑暗兩部分。人們?cè)诘厍蛏嫌^察明暗兩部分的對(duì)比，雖然時(shí)刻發(fā)生變化，但有一定的規(guī)律可循。這種變化視日、月、地三者的相對(duì)位置而定。當(dāng)月球和太陽在天空中投影大致重合，稱為“朔”，從地球上看，此時(shí)月球是全暗的。以后，月球逐漸沿著它自己公轉(zhuǎn)的軌道向東運(yùn)動(dòng)，月球逐日與太陽拉開距離，當(dāng)月球投影與太陽投影約成90°時(shí)，稱為“上弦”，這時(shí)從地球上看，則見到月球的西半面被太陽照亮，約在日落時(shí)位于中天附近。當(dāng)月球投影與太陽投影相差180°時(shí)，由地球上看到滿月，稱為“望”，太陽在西方落入地平時(shí)，月球從東方升出地平。當(dāng)月球投影與太陽投影有270°時(shí)，稱為“下弦”，下弦月要在后半夜才能看到，這時(shí)我們看到月球東半面被照亮，隨著月球投影與太陽投影大致重合時(shí)，又是“朔”。從一次朔到另一次朔所經(jīng)歷的時(shí)間叫“朔望月”，平均長為29.5306日，朔望月是月球圓缺變化或盈虧的周期，也是月球同太陽的會(huì)合周期。
月相成因示意圖 月相的意義 自古以來，有多少詩人墨客在吟誦、描繪月亮，抒發(fā)自己的情思。如：“舉頭望明月，低頭思故鄉(xiāng)”，“人有悲歡離合，月有陰晴圓缺，此事古難全。但愿人長久，千里共嬋娟?！北磉_(dá)了多少人期盼團(tuán)圓的愿望。月相對(duì)人類的意義關(guān)系密切。 （1）月相與歷法：利用月相周期，提供可作為一種計(jì)算時(shí)間的尺度，為編制歷法提供參考。如太陰時(shí)，陰陽歷的初一、初二……，十五等。 （2）月相與夜晚照明：利用夜晚月亮照明，尤其在滿月可以自然照明。 （3）月相與地球上方位：依月相定方位。可根據(jù)月相出現(xiàn)的空間位置，可大致判斷地表方向，如峨眉月上弦月凸的方向指向西邊；下弦月、殘?jiān)峦沟姆较蛑赶驏|邊。
利用月相定方向 （4）月相與潮汐相關(guān)：濤之起也，隨月盛衰。沿海的潮汐活動(dòng)就是主要由由月亮引力作用產(chǎn)生的，如初一、十五大潮，初七、八、二十三，四是小潮。 （5）月相與信仰：某些宗教活動(dòng)與月相有關(guān)，特別是伊斯蘭教對(duì)月球是十分崇拜的。 （6）月相的“寓意”：常有“花好月圓”、“月有陰晴圓缺”等說法，而滿月往往代表著圓滿、順利和吉祥的意味。 （7）月相與人生：明月當(dāng)空照，常給人以舒暢、歡樂的心情，而在沒有月亮的夜晚，人們的心情容易是憂郁、沉重的。月亮與人生的關(guān)系或許是相當(dāng)密切的。就月球相對(duì)于地球與太陽的位置來說，有四個(gè)關(guān)鍵的日子，即朔，上弦、望與下弦，有研究者對(duì)人群進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析有證據(jù)認(rèn)為人的出生、人的精神狀態(tài)與月相有關(guān)。 關(guān)于月相的小故事： 法官利用月相規(guī)律辦案 事情發(fā)生在法庭上，有個(gè)被重金收買的證人一口咬定他親眼目睹罪犯犯罪的全過程。供詞是這樣的：1997年9月9日，下半夜約凌晨3時(shí)，明月高掛，本人看到被告正在偷竊，因有月光，看得一清二楚。可法官根據(jù)證人的“證詞”，查閱了歷書后，就斷定證人的“證詞”是謊言，屬于偽證，證人犯了誣告罪。可此證人不服，法官請(qǐng)?zhí)煳膶W(xué)家作證。天文學(xué)家講述了月相變化的規(guī)律。并指出1997年9月9日是農(nóng)歷初八，上弦月，下半夜不可能看到月亮。法官正是運(yùn)用了科學(xué)知識(shí)，分析了當(dāng)天晚上的月相以后，才作出判斷的。偽證人在鐵的事實(shí)面前只好心服口服，最終才證明了被告是無辜的。 交食 所謂月食，指當(dāng)月球運(yùn)行至地球的陰影部分時(shí)，原本可被太陽光照亮的部分，有部分或全部不能被直射陽光照亮，使得位于地球的觀測(cè)者無法看到普通的月相的天文現(xiàn)象。所謂日食指的是當(dāng)月球運(yùn)行在日地之間，月球的影子落在地球上，使得地球上的人們暫時(shí)看不到太陽活看到部分太陽的現(xiàn)象。日食和月食是一種天文自然現(xiàn)象。我們把日食和月食統(tǒng)稱為交食。 交食的成因 日、月食的發(fā)生與日、月、地三者運(yùn)動(dòng)有關(guān)，為了把其中原理說明清楚，我們?cè)诖讼葟奶祗w投影談起。 太陽能夠發(fā)光，而地球和月球不會(huì)發(fā)光。當(dāng)陽光照射到地球或月球上時(shí)，其身后會(huì)有一個(gè)投影，影子的結(jié)構(gòu)可分為三部分，即：①投影的主體，指頂端背向太陽的會(huì)聚圓錐，這叫本影；②本影延伸，是一個(gè)與本影同軸而方向相反的發(fā)射圓錐，這叫偽本影；③在本影和偽本影的周圍是一個(gè)空心發(fā)散圓錐，這叫半影。在本影里，陽光全部被遮；在偽本影里，太陽中間部分的光輝被遮；在半影里，部分陽光被遮。
天體的影子 天體投影的大小和長短是變化的，它決定于發(fā)光天體和投影天體的大小以及它們之間的距離。由于日、地、月三者的大小是基本固定的，所以，月、地投影的范圍主要由日地距離以及月地距離所決定。一般來說，兩者的距離越大，投影就越長。 地球比月球大得多，若地球處在日地平均距離上，它的本影長達(dá)1 377 000千米，而月地平均距離只有384 400千米，月球要是始終在這個(gè)平均位置上，地球本影的截面比月球大圓的截面大得多。因此，月球完全有可能整個(gè)進(jìn)入地球的本影和半影，發(fā)生月全食和月偏食。月影籠罩在地球上，發(fā)生日偏食或日全食或日環(huán)食。而實(shí)際上，日地有近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)，月地有近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)，所以月球不可能老進(jìn)入地本影；月影不可能籠罩整個(gè)地球，只能在地球上的部分地區(qū)掃過，但月球的影子也不可能老籠罩在地球上。又因?yàn)?，無論日、地、月之間的距離怎樣變化，地球的本影總比月地距離長得多，故月球不可能進(jìn)入地球的偽本影。 當(dāng)日、月合朔時(shí)，月球本影的平均長度為374 500千米，比月地平均距離略短。因此，在通常情況下，只有月球的偽本影或半影可能會(huì)掃過地球。當(dāng)月球處在近地點(diǎn)和地球處在遠(yuǎn)日點(diǎn)（此時(shí)月球離日亦較遠(yuǎn)），又日、月合朔時(shí)，月球的本影就可能落到地球上。從另一個(gè)角度講，太陽的平均視半徑為15′59″. 6，月球的平均視半徑為15′32″.6，在通常情況下，月輪不可能全部遮住日輪，只有當(dāng)月球離地近和離日遠(yuǎn)且又日、月合朔時(shí)，月球的視半徑才會(huì)略比太陽的視半徑大，月輪便可全部遮掩日輪。 根據(jù)上述討論，也可以概括為當(dāng)?shù)厍蛏喜糠值貐^(qū)進(jìn)入月影時(shí)或月球的影子落在地球部分區(qū)域時(shí)，那里的人就可以看到日食；當(dāng)月球進(jìn)入地影時(shí)或地球的影子遮掩月球時(shí)，地球上向月半球的人就會(huì)看到月食。 交食的觀測(cè) 日、月全食是宇宙間最壯麗的天文現(xiàn)象之一。地面觀測(cè)受限天氣影響。 觀測(cè)日食現(xiàn)象時(shí)，不能用肉眼直接看太陽，否則對(duì)眼睛會(huì)造成嚴(yán)重的傷害。建議要用減光設(shè)備，如：（1）戴墨鏡觀測(cè)；（2）將玻璃涂上墨后觀測(cè)；（3）將墨汁倒入一盆清水中，通過反射的影像觀測(cè)太陽，中國古人觀測(cè)日食時(shí)用的就是這種方法。（4）利用兩塊板子，在其中一塊板子上挖一個(gè)小洞，讓陽光穿過這個(gè)小洞投影到另一塊板子上，這時(shí)太陽的像就會(huì)投射到上面，用肉眼觀測(cè)很安全。即針孔投影觀測(cè)。（5）利用望遠(yuǎn)鏡投射板觀測(cè)投影。但是千萬不要用望遠(yuǎn)鏡直接看太陽，否則將燒壞眼睛致盲。如果要用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)，必須在鏡片上加上濾光片。注意：攝影者也不可以用沒有采取濾鏡保護(hù)措施的相機(jī)直接拍攝太陽。 觀測(cè)月食機(jī)會(huì)比日食會(huì)多，人們可以直接用肉眼或借助望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)。 日食和月食除日輪被食與月輪被食這一根本性區(qū)別之外，觀測(cè)日月食在現(xiàn)象上還有不少區(qū)別，在日全食時(shí)，還可很好地觀測(cè)太陽的色球和日冕，并進(jìn)一步了解太陽大氣的結(jié)構(gòu)、成分和活動(dòng)情況及日地間的物理狀態(tài)；能更好地理解日月地三天體的運(yùn)動(dòng)狀況。 關(guān)于交食的小故事 故事之一：月食救了哥倫布 著名的航海家哥倫布在環(huán)球旅行途中，遇到了麻煩，長時(shí)間得不到食物，當(dāng)時(shí)處境頗為危險(xiǎn)，幸好他既是航海家，又是天文學(xué)家，對(duì)日月地天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律很熟悉，經(jīng)過計(jì)算他推算出1504年5月1日晚上要發(fā)生月全食，他事先不說，等到了那一天，哥倫布就對(duì)加勒比人說，如果再不供應(yīng)食物，夜里就不給他們?cè)铝?。果然，?dāng)天月亮一升起來就慢慢被食。這一招還真靈，加勒比人馬上把哥倫布奉為神明，向他獻(xiàn)上豐盛的食物。這就是古代曾記載的“月食救了哥倫布”的故事。 故事之二：日食帶來和平 事情發(fā)生在公元前6世紀(jì)，當(dāng)時(shí)在小亞細(xì)亞的地方，呂底亞和麥底亞兩大部落為爭(zhēng)奪地盤，已經(jīng)打了5年仗。戰(zhàn)爭(zhēng)拖得越久，雙方積怨越深，百姓遭受苦難也越重。天文學(xué)家泰勒斯痛恨這種無謂的廝殺，決定利用一次難得的日全食來消除戰(zhàn)禍。于是他公開宣布：“上天對(duì)這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)十分厭惡，特皆日食向大家示警。如若不肯停戰(zhàn)，將有大災(zāi)難臨頭?！辈痪?，地中海和小亞細(xì)亞地區(qū)果然出現(xiàn)了日食，戰(zhàn)場(chǎng)上空逐漸變得天色昏暗，很快連太陽都看不見了，陰風(fēng)陣陣。兩軍將士早都聽到泰勒斯的預(yù)言，此時(shí)驚慌萬分，紛紛仍下武器，對(duì)天祈禱。盡管太陽過一會(huì)兒就出現(xiàn)，可是，這場(chǎng)仗卻打不下去了，雙方當(dāng)即講和。這也是第一次有記錄的日食預(yù)報(bào)。 潮汐 潮汐是因月球和太陽對(duì)地球各處引力不同會(huì)引起的水位、地殼、大氣的周期性升降現(xiàn)象。海洋水面發(fā)生周期性的漲落現(xiàn)象稱為海潮，地殼相應(yīng)的現(xiàn)象稱為陸潮（又稱固體潮），在大氣則稱為氣潮。這三種潮汐中海潮最為明顯。中國古代對(duì)海潮早就作過細(xì)致的觀測(cè)。漢代哲學(xué)家王充在他的《論衡》一書中提出“濤之起也，隨月盛衰”，就指明潮汐與月相變化有關(guān)。十七世紀(jì)，牛頓用引力定律科學(xué)地說明海潮是月球和太陽對(duì)海水的吸引所引起的。至于陸潮和氣潮，都是相當(dāng)小的，一般必須用精密儀器才能測(cè)出。所以潮汐現(xiàn)象并不局限海洋，但是最明顯的潮汐現(xiàn)象發(fā)生在海洋。海洋潮汐有多方面的因素，其中最基本的因素是天文因素。 潮汐的地理意義 潮汐對(duì)地球自轉(zhuǎn)有一種制動(dòng)作用，能使地球自轉(zhuǎn)逐漸變慢，這在上述已經(jīng)提及。潮汐現(xiàn)象在國民經(jīng)濟(jì)中具有重要的意義，各種海洋事業(yè)、海岸帶發(fā)展都與潮汐漲落密切相關(guān)。 （1）人們根據(jù)潮汐漲落規(guī)律，張網(wǎng)捕魚，引水曬鹽，發(fā)展灘涂養(yǎng)殖業(yè)。 （2）潮汐發(fā)電。潮汐是沿海無污染、廉價(jià)的電力來源。它也是最早被人們認(rèn)識(shí)并利用的是潮汐能。1913年，德國在北海海岸建立了世界上第一座潮汐發(fā)電站。1967年，法國朗斯潮汐發(fā)電站是世界上最大的海洋能發(fā)電工程。近期在蘇格蘭艾萊島西部一個(gè)崎嶇不平的半島上又建一座具有開創(chuàng)性的潮汐發(fā)電站，它可以向英國的國家電網(wǎng)供電。這是潮汐能首次得到商業(yè)利用。1957年，我國在山東建成了中國第一座潮汐發(fā)電站。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國目前沿海有7個(gè)潮汐電站。 （3）潮汐與港口。潮汐作用的范圍也影響到港口建設(shè)，海運(yùn)的發(fā)展。因?yàn)楝F(xiàn)在有些船舶（如超級(jí)油輪、超級(jí)集裝箱等）噸位很大，吃水就很大（超過15米）。在港口的水深設(shè)計(jì)上就要考慮漲潮的水位，所以有些船舶要等潮水才能靠泊。 （4）潮汐與旅游。潮汐對(duì)旅游業(yè)發(fā)展有影響。例如：我國最大最壯觀的潮汐是錢塘江潮，潮頭高達(dá)8米左右，潮頭推進(jìn)速度每秒達(dá)近10米，其壯觀景象，洶涌澎湃，氣勢(shì)雄偉，猶如千軍萬馬齊頭并進(jìn)，發(fā)出雷鳴般的響聲，實(shí)為天下奇觀。錢塘江在杭州灣流入東海，河口外寬內(nèi)窄，寬處達(dá)100千米，狹處只有幾千米。
錢塘江觀潮 錢塘江潮是世界三大涌潮之一，是天體引力和地球自轉(zhuǎn)的離心作用，加上杭州灣喇叭口的特殊地形所造成的特大涌潮。“錢塘一望浪波連，頃刻狂瀾橫眼前；看似平常江水里，蘊(yùn)藏能量可驚天”。潮頭初臨時(shí)，江面閃現(xiàn)出一條白練，伴之以隆隆的聲響，潮頭由遠(yuǎn)而近，飛馳而來，潮頭推擁，鳴聲如雷，頃刻間，潮峰聳起高高的水墻直立于江面，噴珠濺玉，勢(shì)如萬馬奔騰。 （5）領(lǐng)海劃定要考慮潮汐。因?yàn)閲H規(guī)定領(lǐng)海以海水落得最低時(shí)候的海，所以決定一個(gè)國家的領(lǐng)海，就與潮汐現(xiàn)象有關(guān)。 （6）岸線劃分以潮汐為準(zhǔn)。在中國開拓固體地球潮汐形變研究，建成具有國際先進(jìn)水平的中國重力潮汐基準(zhǔn)，發(fā)展顧及側(cè)向不均勻性、橢圓、滯彈性、自轉(zhuǎn)地球的潮汐理論。為在國際和中國建立大地測(cè)量學(xué)與地球物理學(xué)的交叉新領(lǐng)域——?jiǎng)恿Υ蟮販y(cè)量學(xué)做出重要貢獻(xiàn)。
本文由李文超摘編自余明編著《日月地與人類》一書第五章，內(nèi)容略有刪減改動(dòng)。
ISBN 978-7-03-045609-0 《日月地與人類》系統(tǒng)闡述與人類最為密切的日月地所具有的一般特征，以及日地、月地和日月地之間的關(guān)系。介紹人類從地心說、日心說及無心說的認(rèn)識(shí)，到探討地球的宇宙環(huán)境及保護(hù)人類家園地球的重要性；從地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的規(guī)律到闡述所產(chǎn)生的地理意義；從日月地關(guān)系到分析月相，交食和潮汐主要天象以及探討日、月與人類的關(guān)系。從日地關(guān)系及月地關(guān)系總結(jié)人類探索太陽及月球的成果。本書內(nèi)容包括八大部分：浩瀚宇宙與人類家園；地球自轉(zhuǎn)與晝夜更替；地球公轉(zhuǎn)與四季五帶；極移歲差及相關(guān)影響；日月地系與特殊天象；地球衛(wèi)星和人類探月；日地關(guān)系與太陽活動(dòng)；日月地系與時(shí)間歷法。 |
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