中秋賞月:月亮究竟是從哪裡升起來的?

東升西落，還是西升東落？

月亮升起來了，但還不是夜晚，

落日和月亮平分天空，霞光之海

沿著藍色的弗留利群峰的高巔

往四下迸流，天空沒有一片雲彩，

但好像交織著各種不同的色調，

融為西方的一條巨大的彩虹——

西下的白天就在那裡接連了

逝去的亙古；而對面，月中的山峰

浮遊於蔚藍的太空——神仙的海島！

19世紀，英國浪漫主義詩人拜倫在他的作品《恰爾德·哈羅德遊記》中用細膩的語言描述了傍晚時分出現的日月同天這一瑰麗奇幻的景色。同學們，你們曾經注意過這樣美麗的場景嗎？也許在某一天的傍晚，抬頭望向西方，就會看到拜倫所描述的這一幕，仿佛太陽落山後就該月亮升起了，而它們正在舉行隆重的交接儀式。

沐浴在落日餘暉下的月亮（圖源見水印）

除了傍晚，我們有時在清晨也能發現，旭日東升的同時，稍遠處竟然也有一輪明月掛在天空。

清晨的太陽和月亮（圖源：twitter.com）

難道，莫非月亮是西升東落的嗎？網絡上倒是有一些網友的確是這麼認為的。

有網友認為月亮是西升東落的（圖源：trip.com）

可是，每逢農曆十五，我們明明可以清楚地看到一輪圓月在東方緩緩升起，這是怎麼回事呢？

2015年，上海，中秋圓月從東方升起（圖源見水印）

甚至有時候，我們在白天不經意間一抬頭，也能發現湛藍的天空中，竟然藏著月亮模糊的身影。

白天出現的月亮（圖源見水印）

月亮簡直是太調皮了，讓不少人對它的「神出鬼沒」困惑不已。且慢，讓我們來用物理知識讓它「現出原形」吧！

相對運動：漫天星鬥均是東升西落

同學們還記得初中物理裡面學到的知識嗎？運動是相對的，從不同坐標系觀察同一物體，該物體的運動情形是不同的。如果忘了，那就複習一下：

我們在判斷一個物體是靜止還是運動時，首先要選定參照物。參照物可以根據需要來選擇。如果選擇的參照物不同，描述同一物體的運動情況時，結論一般也不一樣。

夜空中，我們可以觀察到的星星一般分為兩大類，一類是太陽系內的行星、衛星等，另一類則是太陽系外的恆星。我們都知道，每一個天體都在進行著複雜的運動：衛星繞各自的行星做圓周運動；行星繞著太陽做圓周運動；而太陽系這一大家子在銀河系中同樣是運動著的；至於其他系外恆星的運動，那更是難以捉摸。

太陽系內外的天體運動（自製）

但是，由於地球始終都在自西向東自轉。因此，以地球上我們所處的一點為參照系，假設我們靜止不動，便會發現夜空中所有的行星、太陽以及系外恆星都是東升西落的。

月亮的情況則比較特殊。儘管月亮同樣繞著地球自西向東公轉，但是由於月亮的公轉速度慢於地球的自轉速度，因此月亮也是每天東升西落，這是絕對沒錯的啦！

以地球為參照系的天體運動（自製）

簡而言之：因為地球自西向東轉以及運動的相對性，所以空中的所有天體都是每天東升西落。

月亮升落：看似隨機實則有序

我們都知道，由於地球自轉的同時繞著太陽公轉，並且自轉周期約為24小時，公轉周期為365天，所以太陽每隔24小時完成一次東升西落，同時，具體的東升西落時刻以及太陽高度每天都在改變，以年為單位重複進行。正是因為太陽光的照耀使我們的世界有了白天和夜晚的區別，所以我們才會下意識地以為月亮也是每天在白天落下而在夜晚升起。實際上，月升月落的周期並非12小時。我們來簡單地計算一下吧！

假如我們此時可以看到天空中的月亮，然後地球和月亮分別開始自轉和公轉。當地球花費了大約24小時（具體為23小時56分4秒）旋轉了一圈之後，我們卻無法在天空中的同一個位置看到一圈之前的月亮，因為月亮也向前繞地球旋轉了一些。所以地球還需要繼續旋轉一段時間才能追上月亮。

由於月亮繞地球公轉的周期為27天，所以在地球旋轉一圈後想要再次追上月亮，還需要繼續旋轉的時間為：

也就是說，地球每隔24小時又53分鐘，才能追上月亮一次。所以月亮東升西落的時間和太陽是不一樣滴！

地球和月亮的相對位置關係（自製）

我們的古人根據農業生產的經驗，根據月亮的陰晴圓缺以及季節的交替定製了農曆，並沿用了上千年。

在農曆中，每月初一稱為朔日，意為夜空中看不到月亮。這是因為初一那天，月亮和太陽同時在東邊升起，又同時在西邊落下。耀眼的陽光掩蓋了月亮的身影，所以我們才看不到月亮的存在。

而每月十五則稱為望日，當天太陽在西邊落山時，月亮準時從東邊升起，這才是我們印象中東升西落的月亮。

在每月的其他日子裡，月亮有時候白天升起，有時候深夜才升起，完完全全在按照恆定的規律運行。只不過由於白天的光線、天氣等因素隨時變化，使得我們憑運氣才能看到月亮，所以這才顯得神出鬼沒一般。

月亮盈缺：光影的變化

現在，同學們已經知道了，每個月裡月亮的東升西落是有規律的。除此之外，大家一定都知道，月亮的形態也是每天變化的。正如《水調歌頭》裡所說一樣：「人有悲歡離合，月有陰晴圓缺。」那麼這裡面又有什麼規律呢？

首先，我們要知道，月亮自己是不能發光滴，我們之所以能看到月亮，是因為它將太陽光反射到了我們的眼睛裡。所以，月亮每天能反射多少太陽光就決定了它當天到底是圓盤形的還是月牙形的。

月亮盈虧規律（自製）

參看上圖，每月初一（新月），月亮與太陽夾角為零，所以它們在同一時刻東升西落，當天晚上我們自然看不到月亮。

在上半月，月亮與太陽的夾角逐漸增大，我們可以看到一輪彎彎的月亮逐漸變胖，這個過程中的月亮稱為上弦月。

到了每月十五（滿月），月亮與太陽的夾角達到180°（最大值），整個月亮的正面都可以將太陽光反射到地球，這時我們就可以看到圓圓的月亮啦！

而到了下半月，月亮和太陽的夾角再次逐漸變小，月亮也逐漸從圓盤又變回了月牙，直至最後完全消失（下月初一），這個過程中的月亮則稱為下弦月。

另外，不同月亮的形態還有很多其他的名稱，例如蛾眉月、盈凸月、虧凸月、晦月等等，這裡就不再一一列舉，同學們可以自己查資料了解一下。

好啦，看完這篇文章，你有沒有學到一點關於月亮運行規律的知識呢？簡單總結一下：

1. 由於運動的相對性，天空中的所有天體都是東升西落。

2. 月亮的公轉周期導致了它每天東升西落的時間約為24小時又53分。

3. 月亮的盈虧是月亮與太陽的相對位置造成的。

下一次在白天看到月亮的時候，一定要記得給身邊的小夥伴科普一下哦！

參考文獻：

[1] 八年級物理(上冊)，義務教育教科書，人民教育出版社

[2] 《農曆的編算和頒行》 修訂稿 , 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局及中國國家標準化管理委員會,2017.