2019年開年，天空中日月交替上演「陰晴圓缺」的現象。繼1月6日的日偏食後，在1月21日還將有一次月全食，不過要在美洲、格陵蘭島、冰島、西歐和西非等地才能看到，中國境內就無緣此次月全食了。
下面問題來了：月亮為什麼會有圓缺變化呢？
小編不止一次聽到有人說：「是地球把太陽光擋住了唄。」
很遺憾，不準確！其實，這個問題涉及兩個天文現象——「月食」和「月相」。這兩個現象都會看到月亮經歷圓缺變化，但它們兩者截然不同。月食的原因，的確是「地球把太陽光擋住了」，但月相的原因，就完全不是這回事了。
現在請你先構想這樣一個場景：
你是古人，長夜漫漫，又無心睡眠，於是總在半夜溜達出來看月亮，你會看到什麼呢？也許第一天，你看到一個小月牙，以後每天月牙都一點點變飽滿，逐漸變成半個月亮，然後是一輪滿月，之後又變成朝另一側的半個月亮，然後又變成月牙，最後消失了。下一個月，你繼續看月亮，又看到一次這樣的變化，你一算，每次變化過程都是29天多、30天不到，以後就把這個時間周期叫「一個月」吧，於是月份就這樣誕生了。月亮的這種周期變化，就叫「月相」。
也許看了幾個月以後，你會覺得：「宇宙的運行是多麼有規律啊！」然後，繼續保持晚上不睡出來看月亮的習慣。直到有一天，你像往常一樣跑出來，一算日子，今天應該是滿月，於是樂樂呵呵地準備賞月。突然，你發現月亮少了一塊，接下來幾個小時裡，你會發現月亮少的部分越來越多，當你以為月亮最終會整個消失時，它卻變成了一輪暗紅色的圓月，再然後，從月亮的一側出現明亮的月牙，並逐漸增大，直到整個月亮又變成和往常一樣明亮的滿月。
我們不難想像，古人第一次看到這種情景時，內心一定是崩潰的。而這個現象，就叫「月食」。下面這組圖，一個是月相，一個是月食。它們的區別還是很明顯的。
可以看到，月相與月食圖中月亮變化的缺口形狀是不一樣的。如果是因為「地球把太陽光擋住了」，那麼月亮上應該會出現一個地球形狀的影子，地球是球形的，影子當然就是圓形的，所以，月食發生時，月亮上缺掉的那部分是圓的。但在月相變化中，月亮缺掉的部分卻不是圓形，看起來更像是一個半明半暗的球在轉身。
在中國科技館二層「探索與發現」A廳有一件展品「月相」，可以幫你更直觀地理解月相，你會發現：如果以你自己為參照物，月相原來真的是一個半明半暗的球在轉身！
月球本身是不發光的，全靠太陽照亮，而太陽只能照亮月球的半面，月球又是圍繞地球公轉的，所以，當月球轉到地球周圍的不同位置時，它就會把不同比例的亮面朝向地球，這時候我們看到的，就是月亮在一個月時間內，陰晴圓缺的變化。
也許你覺得哪裡不對勁，當地球處於太陽和月球中間時，不就把太陽光擋住了嗎，這時候咋還是滿月呢？這是因為，月球軌道（白道）和地球軌道（黃道）有一個夾角，所以，從相對於地球軌道的俯視角度看過去，好像日、地、月在一條直線上，其實月球的位置通常要偏離這條直線一點點。當然，也有時候，月球正好轉到軌道上相對於地球「齊腰」的位置，這時候，三者就在一條直線上了，月食也就發生了。例如下面這張圖，如果從俯視角度看，似乎都是日、地、月處於一條直線，但左右兩個位置會形成滿月，而中間的兩個位置會形成月食。
這就好比你背對著光源向前捧著一個籃球，如果你把籃球斜向上舉過頭頂，你就會看到籃球被光照亮了，如果你把籃球捧在胸前，身後的光就會被你的身體擋住，照不到籃球上了。前一種情況就是常見的滿月，後一種情況就是月食。
最後可能還有人要問，月食發生時的暗紅色月亮又是怎麼回事呢？這緣於地球表面的大氣層對陽光的折射，使陽光在通過地球邊緣時，不是直線前進的，而是有一點點向內拐，從而照在月球表面。那麼為什麼平時陽光把月球照得白白的，經過大氣層折射的太陽光就把月球照紅了呢？這是因為大氣對其他色光有很強的散射作用，只有紅光能夠留下來穿過大氣層（可以參考《飯盒裡的藍天紅霞》文中的解釋），於是一輪暗紅色的月亮就出現了。
中國科學技術館展覽教育中心 李博供稿