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在宇宙中的各个天体中,距地球最近的天体是月球。月球作为绕地球运转(实际上是地月绕它们的公共质心运动,这个公共质心并不是地球中心,而在地球内部,距地球中心有一定距离,近似的认为月球绕地球运转)的唯一一颗天然卫星,与地球的关系极密切。例如夜晚月光的自然照明、潮汐现象的产生、根据月相出现的空间位置可以大致判断方向、农历历法及星期的由来等。月球留给人们最深印象的是月亮的圆缺变化。
我们把月亮圆缺的各种形状叫做月相。
关于月相的变化规律在原来高中教材中作为选学内容,而在新教材中要求学生掌握其变化规律,属于必讲内容。虽然人们对月亮圆缺的各种形状司空见惯,但未必能真正掌握其变化。如农历每月某一天的月亮是什么形状的,什么时间可见,在天空中的哪个方位,月面(即半圆面)朝哪一个方向?这一系列问题在新教材中几乎没有文字说明,只有一幅月相成因示意图。怎么能够让同学们更好地掌握住月相变化规律呢?
我们知道,月球和地球一样,本身不发光也不透明,全是反射太阳光而发亮。“月光生于日之所照”即指此。迎着太阳的半个月球面是亮的,背着太阳的半个月球面是暗的。由于日、地、月三者的相对位置不断变化,地球上的观察者所见到的月球被照亮部分也在不断变化,从而形成各种月相。
在讲述月相变化之前,可让学生连续观察一个月的月相变化。这样理论联系实际,既可提高学习兴趣,又可培养学生的实践能力,学以致用,将起到很好的效果。为了不让学生盲目、无目的观察,可以给以一些提示:例如观察月相的最佳时间,满月以前的月相可在上半夜(或傍晚以后)观察;满月以后的月相可在下半夜(或清晨日出前)观察。观察月相的方位:出没在东边天空,还是在西边天空。月面(或弦)是朝东还是朝西。也可让学生观察几个特殊日期的月相(如附表中的日期),
并把观察到的情况记录在附表中。
通过以上的实际观察记录,再让学生演示三球仪,观察日、地、月三者位置的关系,然后归纳总结其变化规律,就水到渠成了。
月相的变化如图(见下页)。月球绕地球的公转方向和地球绕轴自转及绕日公转的方向一致,都是自西向东。太阳很远,认为太阳光是从右边射来的平行光。图中的中心天体是地球,中间一圈表示月球在公转轨道上的不同位置,最外一圈是人们在地球上看到的月相。
月相成因图
图上虚线箭头为从地球上观察月球的方向
月相变化规律如下:
1.在农历每月三十或初一,月球位于太阳和地球之间,月球上背离太阳黑暗的一面刚好对着地球上的观察者,因此在地球上看不见月亮,称为新月或朔(图中A)。此月相大约出现在农历每月初一,和太阳同升同落,即日出月出,日落月落。白天即在当空,只有在日食时才觉察它的存在。
2.新月过后,月球向东绕地球公转,从而使月球离开地球和太阳中间而向旁边偏了一些(图中B),即月球位于太阳的东边。月球被太阳照亮的半个月面朝西,其中有一部分朝向地球,可被看到,呈镰刀形,凸面对着西边的太阳,称为蛾眉月(图中B)。此月相出现在农历初二、初三。若蛾眉月和太阳同在天空,则月光将淹没在日光之中,我们看不到。只有当太阳落山后的一段时间才能在西方天空看到蛾眉月,过了一会儿,随着地球的自转,它也没入地平线以下。
3.再过几天,农历每月初七、初八,由于月球绕地球继续向东运行,日、地、月三者的相对位置成为直角,即月地连线与日地连线成90°,地球上的观察者正好看到月球是西半边亮,呈半圆形,这叫上弦月(图中C)。上弦月在太阳东边90°,因此在太阳刚落山时,它出现在正南天空,月面朝西,离地面高度较大,子夜(24时)从西方落入地平线之下。即日落月中,日中月生。
4.月球继续东行,农历每月十一、十二,在地球上的观察者看到月球西边被太阳照亮部分大于一半,月相变成凸月(图中D),黄昏时分在东南部天空,月面朝西,然后西行,至子夜后落于西方地平线下。
5.当农历每月十五、十六时,月球运行到地球的外侧,即日、月位于地球的两侧。这时由于白道面与黄道面有一夹角(即5°09′),多数情况下,地球不能遮挡住日光,月球被太阳照亮的一面全部对着地球,我们能看到一个圆圆的明月,称为满月或望(图中E)。(有时地球遮挡住了日光,不能照到月球上则发生月食。)这时月球和太阳相差180°,因此,傍晚太阳落山时,它刚好从东方地平线升起,子夜时位于正南天空,日出时从西方地平线落下,整夜都可以看到月亮。即日落月出,日出月落。
6.再过几天,农历每月十八、十九,月相又变成凸月(图中F),但这时月面凸出的方向和前述相反,半圆面指向地平面东边,而不是指向地平面西边了。黎明(即日出)时分位于西南天空,月面朝东。
7.农历每月二十二、二十三,日、地、月相对位置再次变成直角,月球在日地连线的西边90°,这时我们看到月球东半边亮,呈半圆形,月面朝东,称为下弦月(图中G)。它在子夜时升起在东方地平线上,黎明(日出)时正高悬于南方天空。即子夜月出,日出月中。
8.再过几天,农历每月二十五、二十六,在日出之前我们将会看到月亮呈凸面朝东的蛾眉月(图中H)从东方地平线升起。日出时位于东南部天空。
随后月球继续向东运行,又运行到日、地之间即A点,月相变为朔。月球由A点经B、C、D、E、F、G、点到H点,相对于月球绕地球公转一周,月相由朔到下一次朔所经历的时间间隔(即日月会合运动周期)叫做朔望月。
总之,农历上半月从朔到望,月地连线和日地连线间的夹角由小到大,月球被太阳照亮的一面朝西。我们看到的月相即是月面朝西并且由无到有、由小到大、月球在天空位置由西向东即新月——蛾眉月——上弦月——凸月——满月。月亮升起的时间一天比一天迟,落下的时间也一天比一天迟。
农历下半月,从望到朔,月地连线和日地连线间的夹角逐渐变小,月球被太阳照亮的一面朝东,即月面朝东。月亮升起的时间也一天比一天迟,日出后在天空中的月光即被日光所淹没。
月光是夜晚的自然照明,月亮圆缺的变化是有规律的。许多文人在诗词中都有关于月相的描述。请判断以下描述各是什么月相?
①今宵酒醒何处?杨柳岸,晓风残月。
②月上柳梢头,人约黄昏后。
③卢沟晓月。
④月落乌啼霜满天,江枫渔火对愁眠。
姑苏城外寒山寺,夜半钟声到客船。
答案:①月底的蛾眉月
②月初的蛾眉月
③下弦月
④上弦月