二源
夜幕降臨,月亮就是夜空中永恒的主角。也許在某個傍晚,走在放學(xué)路上的你一抬頭便發(fā)現(xiàn)東方的低空出現(xiàn)了一輪明月。它像個金燦燦的大圓盤,掛在高樓林立的城市上空。你也許會想:今天是什么日子,月亮怎么又大又圓?如果不是人月兩團圓的中秋節(jié),你可能會更困惑,難道這就是傳說中的“超級月亮”?這種突然出現(xiàn)的大月亮到底是怎么回事呢?今天我們就來找找答案吧!
“大月亮”的錯覺
我們知道,在一個月當(dāng)中,滿月那天月亮最大最圓。那么,你知道在一天之中,月亮何時最大嗎?答案是月亮從地平線剛剛升起的時候看起來最大!這里請大家注意:是“看起來”最大,因為月亮在一天中從升到落大小并不會改變,我們看到的變化只是一種視錯覺。
其實不僅月亮,連太陽也是如此,在清晨或傍晚,位于地平線附近的太陽要比中午位于正中天的太陽看起來更大。只不過,對于月亮來說,這種現(xiàn)象更加明顯一些。因為太陽一旦升高,陽光會非常刺眼,人們根本無法辨識出它的輪廓。而夜幕中,月光柔和,不管月亮在什么位置,只要天氣晴朗,它都能呈現(xiàn)出清晰的輪廓。
兩千多年前,在《兩小兒辯日》中,孔子?xùn)|游,遇到兩個小孩兒正在就太陽遠近的問題進行辯論,其中一個小孩兒指出:“日初出大如車蓋,及日中則如盤盂,此不為遠者小而近者大乎?”意思是太陽初升時像車蓋一樣大,到了中午像盤子一樣大,這不是因為近大遠小嗎?另一個小孩兒則辯稱:“日初出滄滄涼涼,及其日中如探湯,此不為近者熱而遠者涼乎?”意思就是太陽剛出來時天氣涼爽,到了中午天氣就熱得像把手伸進熱水里一樣,這不是近熱遠涼嗎?對于這兩種說法,孔子無法判定。感覺上,地平線附近的月亮或太陽似乎離我們更近,但其實不然,月亮或太陽在地平線附近時,光線要經(jīng)過的距離更遠。
那么是大氣的作用嗎?兩千多年前的古希臘科學(xué)家亞里士多德也注意到了這個問題,他認為這是因為地平線附近的大氣折射作用。就像一根筷子浸在裝滿水的碗中,我們會發(fā)現(xiàn)筷子像折斷了一樣,也就是說是折射現(xiàn)象使光線發(fā)生了偏折。大氣同樣會使光線發(fā)生偏折,如果我們仔細觀察就會發(fā)現(xiàn),無論是滿月還是太陽,在初升或者西沉?xí)r,看上去其實是扁扁的。這就是大氣折射產(chǎn)生的效果——把滿月或太陽“壓扁”,而不是放大。既然距離和大氣折射都無法解釋,那還有什么原因使得月亮在地平線附近時顯得更大呢?
我們來看看下面這兩幅圖,你覺得哪幅圖中的月亮更大?相信大多數(shù)人會認為左圖中的月亮更大,但其實兩幅圖中的月亮是一樣大的!有科學(xué)家指出,因為地平線附近有房屋、街燈、樹木、山丘等作為參照物,對比之下,人們就會覺得月亮很大。相反,當(dāng)月亮升到高空,附近沒有任何參照物時,我們也就不會覺得它很大了。因此,所謂“月亮在地平線附近看起來更大”,很可能是一種錯覺!
不過,除了地平線附近有參照物這一因素外,科學(xué)家還有另外一種解釋。1959年,美國科學(xué)家做了一個實驗,他們把兩個大小一樣的圓盤,一個懸掛在26米高的地方,另一個放置在26米遠的地面上,然后再邀請不同年齡的人前來觀看,你們猜結(jié)果如何?所有觀看的人都認為地面上的圓盤更大!為何我們的大腦會有這樣的錯覺?具體原因不得而知,不過,據(jù)科學(xué)家分析,這可能與平視、仰視產(chǎn)生的視覺差異有關(guān)。
好了,如果你想在觀察月亮?xí)r消除這種錯覺,有幾種方法可以嘗試。
第一種方法:把一張紙卷成圓筒狀,通過圓筒觀察月亮,這樣就排除了參照物的干擾,月亮看上去會小一些。
第二種方法:躺下來觀看初升的滿月。躺著視線向上,月亮看起來會顯得小一些。
第三種方法:找一個“標(biāo)尺”來測量。滿月時的視直徑大概有0.5度,我們可以找一個比指甲小一些的圓形紐扣,伸直手臂,把紐扣和地平線上的滿月比一比,紐扣應(yīng)該能剛好遮住月亮。再耐心等上幾個小時,當(dāng)月亮升到高空時,再次伸直手臂比較一下,月亮的大小會有什么變化嗎?不妨試試吧!
超級月亮
月亮在地平線附近顯大既然是一種視錯覺,那么傳說中的“超級月亮”又是怎么回事?超級月亮不就是超級大的月亮嗎?
說到超級月亮,如果你見過它,很可能會失望。因為它真的沒有你想象中那么不同尋常。所謂超級月亮,其實就是“普通月亮”滿足了兩個特殊條件,即離得近和滿月?!半x得近”是指在“近地點”附近。我們知道地球圍繞太陽公轉(zhuǎn),會有“近日點”和“遠日點”兩個位置,與地球類似,月球繞地球的公轉(zhuǎn)軌道也是橢圓形的,那么月球軌道上同樣會有“近地點”和“遠地點”。地球和月球的平均距離為38萬千米,月球在近地點時,地月距離最短,大約為36.3萬千米;月球運行到遠地點時,地月距離最長,大約為40.5萬千米。
月球每個月圍繞地球轉(zhuǎn)一圈,所以它每個月都會經(jīng)過一次近地點和遠地點。我們知道,在這一個月中,月亮還會發(fā)生月相變化,即從新月到滿月再到殘月。如果月球運行到近地點附近,這時月相剛好又是滿月,那么月亮在我們眼中就會顯得更大更亮,也就是人們口中所說的“超級月亮”了。
很多時候,滿月之日,月亮并不在近地點:或者月亮在近地點時,還只是一彎蛾眉月。所以,滿足兩個特殊條件的超級月亮,一年僅會出現(xiàn)3到5次。由于月球軌道并不是一成不變的,所以地球與月球的最近距離也會發(fā)生變化,我們可以看到2021年將會出現(xiàn)4次超級月亮,地月距離最近的是5月26日那次。
位于近地點的滿月(超級月亮)和位于遠地點的滿月相比,視覺上增大了13%左右,亮度比普通滿月高15%左右。其實,這樣的大小和亮度變化,我們很難用肉眼分辨出來,所謂的“超級月亮”也并非什么罕見的天象奇觀。不過,當(dāng)超級月亮從地平線升起之時,它看起來比平日里初升的月亮還要大,很適合拍攝一些攝影大片。
下次大家再聽到關(guān)于超級月亮的新聞時,不妨忙里偷閑,抬起頭來欣賞一下皎潔的月亮吧!