月球绕行地球的轨道大小和距离的比例,图片中一个画素宽度对应至实际上500公里的距离。图片来自:WJ百科
月亮的光来自什么地方?月亮几乎全部的光,都来自太阳光的反射作用。太阳光从太阳表面出发经过漫长的8分多钟左右才抵达月亮表面。经过月表的反射作用,花费约1秒时间才抵达地球上人类的眼睛。
由于月亮属于固体天然卫星天体,又不像太阳那样有着可以产出大量光子的核聚变。因此月亮自身只能靠太阳的阳光来反射,自身不发光。(这里我们就不深入探讨月表黑体辐射了)
月亮到底有多么明亮?月亮有着异常低的反照率,它的数值与煤炭相当。尽管这样,它依旧是除太阳以外天空中最为明亮的天然天体。如此明亮,可能是因为月亮的视角面积在地球上看去很宽广导致的反射大面积的光。
它到底有多亮?亮到夜晚也可以看见月影。在天文定义上,满月(冲日,下同)的平均亮度约-12.74(等)。数值越小越为明亮,太阳亮度约-26.74(等)。因此太阳比满月大约亮400000倍!!如果月亮只有一半被太阳光照亮,也就是上下弦月时。那么月亮的亮度只有满月的十分之一,而不是一半哟!
为什么月亮总是以同一面对着我们?因为月亮绕地球公转的周期(约27.3217天)与月亮自身绕自轴的周期(约27.322天)几乎完全相同,这种叫做同步自转天然卫星或者是潮汐锁定。其实月亮也不只是有一半的面一直对着我们,由于天平动的缘故,我们可以多看见约18%的月背面,也就是算我们在地球上总共看见的月面约59%。
那么问题接踵而来!什么是天平动啦?我们这里就简单的说吧,就是从地球上看去,由于地球月亮之间在相互运动,有公转与自转,因此看起来月亮在天空中有周期规律性的摆动。从而使得月亮的另一半面部分出现又消失的规律周期,这里就不详讲各种天平动了。
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月球相位变化的动画。视觉上的摆动就是所谓的天秤动。图片作者:Tomruen
为什么月亮不一直为满月?(为什么有月相?)
“ 人有悲欢离合,月有阴晴圆缺”,大家也许都很好奇月亮为什么有时候是弯弯的月牙有时候又是满月,而且很有规律。其实这个原理很简单,只不过你需要一点空间想象力。造成这一现象的主要原因就是由于月亮绕地球公转而受太阳光反射而成的。当太阳,地球,月亮几乎成一条直线时,且地球位于两者之间时,太阳在月亮表面(正面)反射的光几乎全部可以被地球处于夜晚一面上的人类所看见(这里除去月食的发生)。当月亮运行到地球两侧时,地球上的人类只能看见月亮正面的一半太阳反射光。此时白天和晚上都可以看见一半太阳反射光的月面。当月亮运行到地球与太阳之间时,由于反射光位于月亮背面,所以地球上的人类无法观测到月亮的正面(包括日食都一样)。