“明月幾時有？把酒問青天。”

948年前的中秋節，蘇東坡揮筆寫下不朽的《水調歌頭·明月幾時有》。

月亮或許是詩人和藝術家最愛觀察的對象之一，從古至今關于月亮的藝術作品不勝枚舉。而如果我們用科學的眼光重新去看待月亮，可能會發現它另外一種魅力。

今年中秋節，就讓我們在賞月的同時，從科學的角度出發，重新去認識一下月球。

01月球，哪來的？

作為地球唯一的天然衛星，月球與地球朝夕相伴。但如此熟悉的月球，很長時間里人類卻連一個最基本的問題，也就是“月球如何形成，與地球是何種關系”一直都沒有定論。

科學家們經過不斷的研究和分析，最終形成了三種具有代表性的觀點，分別是“夫妻說”“子女說”和“兄弟說”。

夫妻說：有科學家猜想，月球此前可能是太陽系或外星系的一顆行星，在流浪的過程中恰好落入地球的引力場，被地球“俘獲”從而成為其衛星。

子女說：這一種理論認為，月球原本是地球的一部分，后來是受到外來行星的沖擊而向太空中拋出了大量的物質，冷卻之后再慢慢形成了月球。

兄弟說：還有科學家認為，地球和月球都是在宇宙大爆炸后由同一塊星云形成的，但后續二者沒能繼續融合成為一個整體，而是被扯成了兩塊，各自獨立形成了天體。由于地球的體積和重量遠大于月球，所以月球最終成了地球的衛星。

圖源：Pixabay

三種假說似乎都能“自圓其說”，長期以來也都是誰也說服不了誰。隨著天文學的不斷發展，人類觀察和探索月球的方式也在不斷進步。因此，不管以上的哪種理論，最重要的都是需要符合關于月球的基本事實：

月球的直徑大約是地球的1/4，質量約為地球的1/81，月球的平均密度為3.34g/cm3，只有地球平均密度的60％。月球的自轉與公轉同步，由于被地球的引力吸引，產生了潮汐鎖定，所以月球只會以同一面朝向地球，并且月球公轉平面與地球的赤道面并不一致。

由于月球表面大氣非常稀薄，所以隕石很容易穿越大氣撞擊月球表面形成隕石坑。同樣的原因，導致太陽輻射很容易讓水分子分解消失，所以月球的表面不存在液態水，但月球的內部很有可能會儲存著水。

到了1969年，隨著美國“阿波羅計劃”將宇航員送到了月球，并且陸陸續續將很多月壤送回地球，人們對于月球有了更加深入的認知，也逐漸在3種假說的基礎上產生了新的月球起源理論。

月球的形成，還要從地球開始說起。大約在距今45億年前，此時地球也剛剛形成不久，還是一個處于熔融狀態的火球。一個巨大的、如火星般大小的天體，與年輕的地球發生了撞擊，大量的物質脫離了地球的引力，這些碎片經過長年累月的積累又重新匯聚，這就成為了今天的月球。

雖然還有很多細節值得研究，但這種撞擊理論可以完美匹配月壤的組成成分，也符合絕大多數月球的性質。至此，人類也終于初步搞清楚了“月球從哪里來”這個問題。

02月球奇觀，怎么回事？

“人有悲歡離合，月有陰晴圓缺。”我們的祖先很早就發現了月球會隨著時間的變化，產生有規律的月相變化。東西方的古人都結合了月相的規律制定出歷法，來滿足生產生活需要。

除了常規的月相之外，月球還會有一些很特殊的天文現象，就比如月食。當太陽、地球和月球運動到同一條直線，并且地球恰好在中間的時候，此時由于地球的遮擋，月球的形狀或顏色就會發生變化，形成獨特的月食。

根據地球的影子遮蓋月球的不同，月食一般會分為月全食、月偏食和半影月食。在太陽系中，能夠形成月食現象的行星非常少見，能夠形成月全食現象的更是只有地球而已。

之所以如此罕見，主要是因為太陽和月球的“大小”非常契合：太陽的直徑大約是月球的400倍，而太陽到地球的距離也恰好是月球的400倍左右。二者的“此消彼長”就讓太陽和月球在天空中看上去是差不多大小。這樣獨特的距離，才能造就月全食的現象，也就是地球精準對齊，整個月球恰好進入到地球的影子里。

在月全食的時候，還會有更神奇的現象，這就是血月。由于地球并不能完全把太陽遮住，還是有部分的太陽光通過月球的反射傳回地球。由于地球大氣層的過濾，只有穿透力強的紅光能透過大氣層，此時地面上的我們就會看到血紅色的月亮。

古代人不明白血月的道理，所以常常會把它視為不祥的征兆。但今天的我們已經完全清楚了血月形成的機理，只會對這種“異象”拭目以待，畢竟這種天文現象可是難得一見的。

除了血月，還有所謂“藍月亮”的說法。藍月亮，并不是肉眼可以看到藍色調的月亮，而是指天文歷法中的一種特殊現象。當一個公歷自然月出現兩次滿月的時候，第二個滿月就會被稱為“藍月亮”。

一個自然月通常是30或31天，而滿月則是每隔29.5天出現一次。正因為有了時間差，所以平均每2.4年就會出現一次藍月亮。這個詞在西方常被用作表達“罕見的事”，如果換成中國的一個俚語，或許你就更好理解了，那就是“太陽打西邊兒出來了”。

除此之外，“超級月亮”也是經常會被提及的詞匯。其實超級月亮最開始并不是天文學上的術語，只是一位星座作家在雜志上，為了描述“滿月或新月在其最接近地球的90％范圍內”的這個概念。不過因為這種說法聽起來很酷，大家也樂意接受，甚至連美國國家航空航天局（NASA）也都承認了這種說法。

按照現在天文學的角度，“超級月亮”可以簡單理解為“近地點滿月”，因為月球圍繞地球旋轉的軌道是一個橢圓形，自然有的時候距離地球近一些，有的時候遠一些。當滿月的時候月球恰好處于近地點附近時，由于距離更近，所以月球就會看起來更大一些，因此就被稱為“超級月亮”了。這種現象可不算太罕見的天象，一年少則一兩次，多則三四次，所以我們才能經常聽到關于“超級月亮”的新聞。

03白天也能看見月亮？

我們中秋賞月，自然是在晚上。但很多時候，好像我們在白天也能看到月球的蹤跡，這又是為什么呢？

其實這也是和月相有關。在一個農歷月的周期中，當滿月的時候，就比如在中秋節，太陽、月球和地球排成一條直線，此時我們可以先后看到“日落西山”和“月出于東山之上”的現象。隨著時間的流逝，月球的方向會越來越靠近太陽。到了初一前后，月升看起來就幾乎和日落同時。

這種現象產生的結果，就是在晚上月亮會變得不那么清晰，但是在白天反而更容易看到。由于地球在不斷地旋轉，在24個小時中月球出現在地平線上的時間約為12個小時，從初一到滿月的階段，月球出現在地平線之上總會有一些時間和太陽重合，所以我們就能看到“日月同輝”的現象了。這種情況非常常見，只不過有的時候太陽太亮了或者云層太厚，就把月球給遮住了。

那么為何我們能在白天看到月球，卻看不到星星呢？這主要還是因為恒星距離地球太遠了，與太陽的亮度相差懸殊，再加上大氣層的阻擋就在白天看不到星星了。雖然月球本身不發光，照射到月球表面的太陽光也只有約3％被反射，但這些光就足以讓月亮顯得皎潔明澈了。有意思的是，登陸月球的探測器，就比如玉兔號月球車，它即使是在白天依然能“看到”滿天繁星。這主要就是因為月球的大氣層太稀薄了，不足以阻擋星光。

目前我國的探月工程已經完成了六次月球探測任務，從嫦娥一號到嫦娥六號，我國完成了從拍攝全月球影像圖，到人類首次從月球背面采集月壤帶回地球的巨大突破。我們對于月球愈發了解，或許未來人類真的能在月球上定居，“起舞弄清影，何似在人間”也不再只是詞人的想象了。

04結語

“江畔何人初見月？江月何年初照人？”在人類的歷史尺度下，古人和我們看見的月亮幾乎沒有什么變化，但其實月球正在慢慢地遠離地球。假如把時間放大，再過上6億年，月球將無法完全遮住太陽。到那個時候，日全食將再也不會發生，很多其他的天文現象也都會有明顯的變化。

圖源：Pixabay

也不知道那時候還有沒有人類，也不知道那時候的人類是否還會賞月。不過那畢竟太遙遠了，還是讓我們在這個中秋節愉快地吃月餅，享受月亮帶給我們的“千里共嬋娟”吧。

供稿單位：重慶科技館

作者：花園里的卡西莫多，科普工作者。

審核專家：李春藜

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來源: 重慶市科學技術協會

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