據《青年報》報導,網友問:為什麼有時白天會看到月亮?
@馬衝:首先需要說明的是,月球出現在白晝的天空裡有其必然性。其次,月球出現在白晝的天空裡並不代表它一定能被看到。
兩種情況下容易看到「日月同輝」
那麼什麼時候才能看到呢?從實際的觀測經驗來看在兩種情況下更容易看到「日月同輝」這種現象:上弦前後,三天以內的下午,月亮此時會位於東南方;下弦前後,三天以內的上午,月亮此時會位於西南方。
在這兩種情況下比較容易看到「日月同輝」現象,但其實在其他時間裡也會頻繁出現太陽和月亮同時位於地平線之上的情況,只不過被看到的概率要相對小一些。主要原因有兩個:月球的相較小(即月牙狀),此時其亮度不夠,往往僅憑藍天白雲就能將這彎月牙從觀測者的視野中抹去;月球的位置較低,此時雖然滿足亮度要求(即圓月狀),但卻往往被較厚的大氣塵埃圈或建築物所遮擋。
在持續觀測過程中可以發現一種規律,要想看到「日月同輝」,既要保證月球的亮度足夠大,又要保證月球的位置足夠高,而這兩者卻恰恰是此消彼長,此長彼消的關係。不過,一個月中還是會有那固定的幾天在保證月球亮度不小的同時位置也不低,這便是剛開始說到的那兩個時間段。在這兩個時間段內,月亮幾乎呈現標準的半月狀,其亮度要比藍天背景高出很多;而且此時的月亮也正好位於高空上,不會被建築物遮擋。
「日月同輝」持續時間可以計算
如果堅持觀察並認真思考的話還可以發現,其實月球和太陽每天都可以同時出現在天空當中,只不過「日月同輝」持續的時間會有長有短,在某些日子裡只有幾分鐘,而在某段日子裡卻可以持續數小時之久,而容易被觀測到的那兩個時間段正好是後者,所以被看到的可能性就更大一些。
在不同日子裡「日月同輝」的持續時間應該可以通過月球和太陽在天空上的運動規律計算出來。
「日月同輝」一定是月球和太陽離得越近持續的時間越長(相當於一同升起一同落下),只不過因為月球過於靠近太陽時會淹沒在刺眼的陽光中而不能被觀察到。
計算中用到的幾個參數如下:
a=29.5/360°=0.0819/1°——月球與太陽單位距角對應的月齡
ω=360°/24h=15°/h——月球和太陽在天空上的運行速度(忽略地球公轉與月球公轉)
現在假設月齡為x(比如在初八這天,則x=8),這樣便可以得到如下結論:
φ=x/a——月球與太陽的距角
t=(π-φ)/ω——此即「日月同輝」的持續時間
通過上面的等式可以計算出,在初八(即上弦)的前後幾天裡「日月同輝」可以持續五六個小時,也就是說在太陽西沉之前的五六個小時裡都可以看到這種現象。
註:以上討論僅限x<15的情況即陰曆上半月。x>14時即陰曆下半月需要將x以(29.5-x)替換,而此時的「日月同輝」恰好處在以正南為對稱軸的鏡像位置。
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