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地月距離
應該很多人都知道地月之間的距離是38萬公裡。不過，你在實際觀察中，也會發現月球有的時候大，有的時候小。要知道月球是不會自己變大變小的，因此，我們看到月球時大時效的原因其實是月球相對地球的遠近不同。靠得近一點時，看到的就比較大，遠一些，看到的就比較小。這其實是因為月球繞著地球的軌道並非是圓形的，而是橢圓的。
月亮距離地球最近時只有35.7萬千米，月球距離地球最遠時可以達到40.6萬千米。我們熟知的其實是平均距離，大概是38.5萬千米。可以說，相對於地球和月球自身的尺寸來說，地月之間的距離是相當大。
因此，要測量地月之間的距離其實是一件很困難的事情。除了理論計算，我們是如何能夠知道地月之間的距離的呢？如果用測量的方法，又有哪些具體的辦法呢？今天，我們就來聊一聊這個問題。
測量地月之間的距離
實際上，天文測距在天文學界是一個非常常見的問題，測距的方法也有多種多樣。比如：三角測量法，光譜法，雷射測距法。
要知道，測量地月之間的距離不僅僅是我們現代人才做得到，古代人一樣可以做得到。所以，我們先來介紹一下古人的測量的方法。
曾經有個叫做伊巴谷的古希臘天文學家，他發明了很多精巧的觀測儀器。
為了測量地月距離，他假定太陽光是平行光。然後通過在兩個不同的地點對日全食進行觀測，分別是在土耳其和亞歷山大城。
在土耳其看到的是日全食的景象，而到了亞歷山大城則觀測到的是日偏食，其中月球遮擋住了五分之四的太陽面積。
這就能夠推算出月球的視差，所謂視差就是相距目標物較遠的兩個不同的觀測點，觀測這個目標物所產生的方向差異，兩個觀測點和目標物會構成一個夾角，也就是視差角。
有了視差就能構造出一個相似三角形，再利用平面幾何的方法計算出地月距離是37萬千米，可以說，這已經和我們目前測到的數值比較接近了。
雷射測距
伊巴谷的方法實際上只是一個近似，並不能得到一個比較精準的數值。那如何才能得到一個比較準確的測量數值呢？
如果是我們日常生活中進行測距，一般來說會有尺子，但是我們上哪找這麼長的尺子？即使有這麼長的尺子，我們也沒辦法拿著這把尺子來進行測量。那有沒有可以代替尺子，而且也不需要我們用手拿的測距工具呢？
答案是：用雷射。說白了，就是利用雷射來回跑一趟，然後通過時間*光速=距離，就可以得到地月之間的距離了。
但這也需要月球上能有一面鏡子或者接收裝置。實際上，科學家確實是這麼去做的。具體來說是這樣的。當年美蘇爭霸時，就開啟了一輪軍備競賽，其中就比拼過航天技術。雙方都在比拼誰最先登月。後來，阿姆斯特朗所搭乘的」阿波羅11號「就登上了月球，這也是人類第一次實現載人登月技術。
在這次登月的任務中，阿姆斯特朗等人要做的事情其實有很多，尤其是與科學研究相關的，比如：採集月球表面的巖石標本等等。除此之外，在眾多的任務當中，就包含了地月測距的相關任務，他們需要在月球上放置一臺雷射測距反射鏡陣列和被動式月震儀。
但是我們要知道的是，只用一臺來對測距難免會發生誤差較大的情況。因此，後來的兩次當月過程中，還安排放置了復歸反射器。科學家希望通過這種方式來實現精度的提升。
除了美國宇航局的這幾次安排，當時的蘇聯雖然沒有實現載人登月技術，但他們也在試圖測量地月距離。他們也往月球上送了一些裝置，其中就包含了兩個雷射測距反射鏡陣列。
因此，實際上有5套測距裝置被送往了月球，其中有4臺是運轉良好的，只有蘇聯月球車1號所攜帶的雷射測距反射鏡陣列不太好使。但4臺裝置完全可以保證這個測距的精度。
裝置都安排好了後，剩下的事情就是進行具體的測距工作了。美國宇航局這邊的安排時利用Lick天文臺和McDonald天文臺的裝置來捕捉「阿波羅11號」反射器的雷射測距回波信號。
除了美國之外，法國和日本的天文臺確實也接收到了這些信號。後來，義大利、南非以及中國雲南的天文臺都接收到了「阿波羅15號」反射器的雷射測距回波信號，這些天文臺都做到了把精確控制在釐米級的水平，可以說相對於伊巴谷的方法測到的數據準確得多。
但我們要知道的是，其實天文臺所接受的信號，說白了就是光子。科學家之所以利用的是雷射，原理也在這裡，因為雷射比起一般的光要更具有穩定性。但是當光子進入到大氣層之後，可能遇到許多幹擾，除此之外，光子是參與到電磁力的，因此地球磁對光子也有很大的幹擾。
同時還有宇宙中的引力波等都會對光子產生幹擾。那要如何消除這些幹擾呢？
這就不得不提到科學家用到的反光鏡陣列了，在區區0.3平米的範圍內，這個裝置布滿了140多個多角反射鏡，然後用具有高度同向性的脈衝雷射束打到月球上的裝置上。為了確保精度，科學家甚至動用了原子鐘，這個精度可以達到10^-15s的程度。
但即使是這樣操作，能夠順利返回到地球的光子也很少很少。因此，為了確保精度，科學家通過大規模的測距，積攢數十年的數據來進行擬合，最後計算出月球的實際運動軌道，完成了測距的任務。中國也正在策劃一個天琴計劃，在這個計劃當中，也有測量地月距離的任務，s使用的也是雷射測距。
在雷射測距過程中，其實還有一些理論被證實，比如：科學家確認一個發現，那就是月球正在離我們遠去，這個速度大概是每年3.8釐米。速度是很慢很慢的，我們根本不需要擔心有一天看不到月球。
科學實踐是無止境的，目前可以說，雷射測量的精度是最準確的。但未來很有可能出現一些全新的技術來幫助科學家進行測量。關於測量地月距離，我們就說到這裡。