月相

地球上可见的月球被光照明部分

月相(英语: lunar phase) ,又称月亮的位相变化,天文学中的称呼,是月球视面圆缺变化的各种形状的统称。 月球本身不发光也不透明,其主要是反射太阳光,月相不是由于地球遮住太阳所造成的,而是由于我们只能看到月球上被太阳照到发光的那一部分所造成的,其阴影部分是月球被自己挡住阳光所形成的阴暗面。 月球环绕地球公转时,地球、月球、太阳的相对位置不断规律地变化,使观测者从不同角度看到月球被太阳直接照射的部分,而这就是月相的来源。

月相是以日月黄经 差度数来算的,共划分为 新月 、上蛾眉月、上弦月、渐盈凸月、满月、渐亏凸月、下弦月、残月。 月相的变化决定于两个因素。第一是太阳照耀月球的方向;第二是观测月球的方向。如果从地球观测月球,当月球位于地球和 太阳 之间时(全球统一时间),我们只能看到月球不被太阳照射的部分,这时的月相叫朔月(约农历每月三十或初一)。此时月球和太阳位于 地球 的同侧,叫做日月相合,此时称为朔,而首度再见到月球明亮的部分时称为新月。反之,如果在月球的向日方向观测月球,月球几乎是全部光明的,这时的月相叫满月,此时月球和太阳位于地球的相反两侧,叫做日月相冲,称为望。因此 新月 和满月的变化就是朔和望的变化。 月相变化的周期,就是29.53天,叫做朔望月(英语:synodic month)。它比恒星月(英语:sidereal month,27.3217日)长2.2089日,它是历法中历月和星期的来源。需注意,以太阳为参照时,月球完成一个朔望月实际公转角度超过360°(因地球同时绕日公转)。

楚人先民在殷周之际可能已经认识了月朔。 周代 以月相纪月,目的在于使历月的划分和历日的记录更精确。西周月相语词始见于《 逸周书 》,核心在于死霸、生霸、望。

历史记载

“朔”是 中国 古代用以表示月亮和 太阳 处于同一 黄经 位置的 天文学 术语。因为月朔现象无法用肉眼看到,人们只能靠推算来确定它的时间和位置。《尧典》有云:“十有一月朔巡守。”说明楚人先民在殷周之际可能已经认识了月朔。如此,则楚人历法在夏、商时期是以 新月 初见作为确定月首的标志,到殷周之际就可能以朔日为月首了。

周代 以月相纪月,目的在于使历月的划分和历日的记录更精确。 西周 月相语词始见于《 逸周书 》,核心在于死霸、生霸、望。“望”为满月,“霸”指月球反射太阳光的明亮部分,或作“魄”,“死霸”指月光消失,“生霸”是 新月 初现的意思,也作“胐”。而在不同月相前的“旁”、“哉”,“既”,指的是某种特定月相的临近之时、发生之时及结束之时。

月相种类

月相是以日月 黄经 差度值计算的,共划分为8种: 新月 (也称朔, 英语 :new moon)、上蛾眉月( 英语 :waxing crescent; crescent moon)、上弦月(英语:first quarter)、盈凸月( 英语 :waxing gibbous moon)、满月(英语:full moon)、亏凸月( 英语 :waning gibbous moon)、下弦月(英语:last quarter; 拉帕特·昂蒙查翁 quarter)、下蛾眉月(也称残月, 英语 :waning crescent ),另外,农历月最后一天称为 晦日 ,即不见月亮。其中有4种为主要月相: 新月 ,上弦月,满月,下弦月,它们都有明确的发生时刻,是经过精密的轨道计算得出的。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 ,大约7日的现象,是一种天然的计时单元。

以下表格描述了各月相之间的差别。

识别

假设满月是一个圆形,那么无论月相如何变化,它的上下两个顶点的连线都一定是这个圆形的直径( 月食 的时候月相是不规则的)。假设观测者是在北半球(面向南方),月球逐渐增亮的部分永远都是右边的部分,如果月球的左边是黑暗的,则明亮的部分会逐渐增加,同时月球会逐渐凸起(朝向满月接近);如果月球的右侧是黑暗的,则明亮的部分会逐渐缩减,同时月球会逐渐凹陷(朝向残月接近)。在北半球看见的月相,在南半球看见的每一个都会是上下左右颠倒的。当月球被太阳照亮的半个月面朝西时,我们看到的月相呈镰刀形,外边缘接近反C字母形状,这时的月相是蛾眉月,通常出现在农历初三、四,属于农历十五日以前的月相,黄昏时在西方可见。相反,当北半球观测到月相外边缘接近反C字母形状、南半球观测到月相右侧不足一半细弯亮面时,那么这时的月相则是残月,属于农历十五日以后的月相,通常出现在黎明前东方。

月相变化歌

初一 新月 不可见,只缘身陷日地中,

初七初八上弦月,半轮圆月面朝西。

满月出在十五六, 地球 一肩挑日月,

二十二三下弦月,月面朝东下半夜。

一个口诀(方便记忆):上上上西西、下下下东东。意思是:上弦月出现在农历月的上半月的上半夜,凸面(右侧)朝西,位于西半天空;下弦月出现在农历月的下半月的下半夜,凸面(左侧)朝东,位于东半天空。

相关概念

月龄

月龄( 英语 :Moon’s age)指自新月起算到各月相所经过的日数。由0到29.5日, 新月 为0日,上弦为7.4日、满月为14.8日,下弦为22.2日,最后又回到新月为29.5日,29.5日为一个月龄周期。

月影

月在阳光的照耀下都产生圆锥体形状的阴影,称为 美丽石莲花 。由于 太阳 比月球大很多,所以月影分为本影、伪本影、半影。若要形成 日食 、 月食 ,日地月三者必须严格共线。由此可见,日食发生在朔日,即农历初一;月食发生在望日,即农历十五(或十六)。但是又并非每朔望必食,因为白道和黄道面并不在一个平面内,它们之间有5°9’的交角。所以产生日月食的第二个必要条件是日月须同时运行到黄白交点上(或其附近),具体地说,日食时,日月须在同一个黄白交点上或附近相合;月食时,须分别在两个黄白交点上或附近相冲(望)。

历月

历月是根据 朔望月 安排的。历法一般分为三类:太阴历(阴历)、太阳历(阳历)和 阴阳历 。侧重协调朔望月和历月关系的叫太阴历,简称阴历,侧重协调回归年 和历年关系的叫太阳历,简称阳历。兼顾朔望月和回归年、历月和历年的叫阴阳历。原则上,历月应力求等于朔望月。但由于朔望月不是完整的日数,能够等于朔望月的只能是平均历月,而不是每个历月。因此,历月须有大月和小月之分。

中国 是最早使用阴阳历的国家之一,又称为农历(或夏历)。阴阳历不仅要维持一月中的晦朔弦望,还要兼顾一年中的春夏秋冬,同时兼顾阴阳两历。 阴阳历 力求把 朔望月 作为历月的长度,使历月的平均长度等于朔望月;又用设置闰月的办法,使历年的平均长度接近回归年的长度。 中国 的农历(或夏历)以月相定日序,将每次日月合朔(日月 黄经 相同)之日定为初一,则日月相望(日月黄经相差180°)之日大约在月中,即月圆之夜在月中的十五、十六日,所以,历月体现月相循环,历日也大致对应一定的月相。根据朔望月29.5306日,来确定小月29日,大月30日。所以,阴阳历的阴历成分,表现在它的历月体现月相循环。

日食

当月亮在黄、白道的一个交点附近,月亮运行到 地球 与 太阳 之间,太阳射到地球上的光线部分或全部被月亮遮住,便发生日食现象。 当地球表面部分地区进入月影时或月球的影子落在地球部分区域时,那里的人就可以看到日食( 英语 :solar eclipse)现象。 日食一定发生在农历初一,就是朔日,但不是所有的朔日都发生日食。这是因为月球绕地球运动的 轨道平面 ( 白道面 )和地球绕太阳运转的轨道平面( 黄道面 )有一个平均大约5°09′的 转轴倾角 。所以在大多数的朔日里,月球虽然运行到太阳和 地球 之间,但月影扫不到地面而不会发生 日食 。 只有当朔( 新月 )发生在交点附近18°的范围内,才可能会有日食,而在15°范围内则一定有日食。 据统计,世界上每年至少要发生两次日食,最多时可达5次。

日食分为日偏食、 日环食 和日全食。 日偏食是月球的 半影区 同地面 相交 的地区上的人们看到 太阳 的一部分视圆面被遮挡时的现象。 地球上被月球的半影所扫过的地带被称为偏食带,偏食带一般比全食 带宽 。 日环食指地球表面某地区处于月球的伪本影区时,月球挡住了太阳圆面的中心部分,周围还有一圈明亮的光环,呈现出日环食。当 地球 表面处于月球 本影 地区时,人们看到整个太阳的视圆面都被月球遮挡,称做日全食。 月影在地面扫过的区域称为 日食 带。日食带的宽度一般为几十公里至二三百公里,因此,平均要二三百年才有机会在某一地区看到一次日全食。

由于月球自西向东绕 地球 转动,所以日食总是从日轮的西边缘向东边缘发展。日全食可分为五个阶段,分别叫做:“初亏”“食既”“食甚”“生光”和“复圆”。日偏食只有“初亏”,“食甚”和“复圆”三个阶段。日偏食食甚时, 太阳 视圆面直径中被月球挡住的部分叫做食分,食分以太阳的视直径为单位。日偏食的食分是太阳视圆面直径被挡住部分与没有被遮部分之比。

月食

月相不包括由于 地球 遮住 太阳 所造成的 月食 ( 英语 :lunar eclipse)。月食,是一种当月球运行进入地球的阴影时,原本可被太阳光照亮的部分,有部分或全部不能被直射阳光照亮,使位于地球的观测者无法看到平时所看到的月相的 天文现象 。

在望日(农历十五或十六日),当日、地、月三者恰好或几乎在一条直线上,照在月面上的阳光部分或全部被遮挡,这时就出现月食现象。不是每个望日都发生月食,这是因为 地球轨道 面与月球的轨道面不在一个平面上。白道和 黄道 平面约有5°09'的夹角,只有当月球运行到白道和黄道交点附近士10°~12°(称为 月食 限)的范围内才可能发生月食。月食发生的时候,面对月球的半个地球上的人都可以看到月食。

月食分为 月全食 和月偏食两种。因为 地球 直径比月球大4倍,地球的 本影 远比月球的轨道半长径还长,所以月球只能穿越地球的本影区,永远不会进入伪本影区内。当月球从地球本影的边缘掠过,只有一部分进入本影时,就会形成月偏食。当月球钻进地球的本影时,就会形成月全食。

月全食是从月轮的东边缘开始,由初亏、食既、食甚、生光最后到复圆,整个过程长达一个多小时,有时几乎达2小时。当月球刚刚进入地球半影时,月轮的东边缘开始减暗,即使月球已全部进入地本影,月光也并不完全消失,而是现为暗弱的 红铜 色。

在观测方面, 月食 和 日食 的最大不同是:在朝向月球的半个 地球 表面上,各地观测者所看到的月食情况完全一样,月食的各阶段发生的时刻也完全一样。这是由于月球本身不发光,落进 地影 的月轮从任何地方看都是黑暗的。

相关现象

潮汐

天文 潮汐 也叫 引力 潮,它是由 太阳系 内的 天体 (主要是日、月)对 地球 的引力造成的,是地球物质有规律的变形、运动现象。天文潮汐有海潮、固体潮和大气潮三种。其中最明显的是海洋潮汐。海水有周期性的涨落现象。海面上升叫 涨潮 ,下降叫落潮。在一个 太阴 日内有两次涨潮两次落潮相间,故涨潮和落潮的周期都是半个太阴日,约为12h25min。潮汐受月球的影响最大。由于地球中心所受月球的引力,无论大小或方向,都是整个地球各处所受月亮引力的平均值,而地球表面各处所受到的月球的引力与这个平均值的差值(即合力),就是 潮汐 的原因,我们称之为“引潮力”或“起潮力”。

日月会合周期是朔望月,每逢朔望两天,日、月引潮力的方向一致, 太阳 潮和太阴潮同时叠加,潮涨、潮落会达到最大值,这就是大潮(即朔望潮)。每逢上弦和下弦时,太阳和月球的引力相互抵消,使海水涨不高也落不低,这就是小潮。因此每个太阴日有两次高潮和低潮,每个朔望月有两次大潮和小潮,这就是海洋潮汐的基本周期。

海潮实质上一种长周期的波动现象,由于黄白、黄赤交角的存在,日月 赤纬 的变化和日、地、月地距离的不同,海洋潮汐还有日潮不等,赤道潮、回归潮和近地潮、远地潮等许多复杂现象,各地的潮汐也因各自具体的地理条件如纬度、水深、海底地形和海岸地形等不同而有很大的差别。

相关文化

斋月

伊斯兰教 的斋月,指的是伊斯兰教历九月,习惯称为“莱麦丹月”,伊斯兰教历以月相为准,相传,伊斯兰教的创始人穆罕默德四十岁那年(伊斯兰教历九月),真主胡达把《 伊斯兰教圣经 》的内容传授给了他,教众在每年伊斯兰教历九月封斋一个月来纪念他。巴黎大清真寺通过用肉眼观测到第一个 新月 来确定斋月的开始, 回族 通过观察 新月 的出现日期来定斋月起止日期。

参考资料

  1. 天文学名词:月相 国家天文科学数据中心 2024-01-24
  2. 当古诗词遇到月相 光明网 2024-01-24
  3. 2009年世纪大日食综述 中国科学院 2024-02-11
  4. 月食的那些事 微信公众平台 2024-01-24