中秋节：超级月亮、月全食、红月亮来袭 博览君 出品：科普中国 制作：郑永春、陈洁、孔啸、张硕（中国科学院国家天文台） 监制：中国科学院计算机网络信息中心 中秋年年过，今年大不同。今年 9 月 27 日是全球华人共同的中秋节。28 日，我国公众将迎来今年最大最圆的月亮，又称“超级月亮”，而美洲、欧洲、非洲、西亚部分地区的公众除了能看到“超级月亮”，还能看到壮观的月全食和“红月亮”。 中秋节、超级月亮、月全食、红月亮、十五的月亮十六圆，这些难得一见的月球天文现象集中在一起轮番上演，为我们观月赏月提供了绝佳的机会。 超级月亮一、什么是超级月亮？ 月亮到地球的平均距离约是 38 万千米，但月亮绕地球运行的轨道并不是圆形的，而是椭圆形的。月亮离地球最近的距离约 36 万千米，最远的距离约 40 万千米。 当月亮距离我们近时，看到的月亮大一些，当月亮距离我们远时，看到的月亮小一些。9 月 28 日月亮恰好运行到近地点，我们在地球上看到的月亮要比它位于远地点时大 12-14％。这一天我们有幸欣赏到比平时更大、更亮的月亮，也称为超级月亮。 月亮 - 地球之间的距离示意图 (月亮分别位于近地点和远地点) 月亮位于近地点时，我们看到的月盘要比远地点大约 14%（©http://timeanddate.com） 二、超级月亮不罕见 超级月亮并非天文术语，它最早由占星师理查德·诺艾尔在 1979 年提出，他把它定义为当新月或满月时月亮位于近地点附近的现象。当月亮位于近地点时正好出现新月，则称为超级新月；当月亮位于近地点时正好满月，则称为超级满月，但怎样才算靠近近地点还没有任何的官方定义。 因此，一些天文学家不赞同超级月亮的称谓，因为从科学定义而言，叫做近地点满月或近地点新月更为准确。但 2011 年 3 月 19 日的满月，当时月亮离地球为一年中最近，也是最大的满月，媒体报道普遍采用了超级月亮的称谓，使超级月亮为大家所熟知。 超级月亮并不罕见，每年均会出现 4～6 次超级月亮，仅仅 2015 年就有六次超级月亮，分别为：2015 年 1 月 20 日、2 月 18 日和 3 月 20 日出现的超级新月，以及 8 月 29 日 18:35、9 月 28 日 2:50、10 月 27 日 12:05（UTC）的超级满月。 今年 9 月 28 日的超级月亮是一年中离地球最近的，地月距离为 356,896 千米。而 2 月 18 日的超级新月离地球仅比 9 月 28 日远 200 千米，是今年的第二大超级月亮。但如果没有对月亮进行长期观测，并记录月盘大小，仅凭肉眼偶尔看看月亮，我们很难觉察觉月盘大小的细微变化。 超级月亮可以是新月或满月，分别称为超级新月或超级满月，超级满月可见而超级新月不可见（©http://bigstockphoto.com/ duallogic）。 当满月从地平线升起时，我们看到的月亮似乎比它升到天顶时更大、更明亮（©http://iStockphoto.com/Jason Woodcock） 三、2017 年不见超级月亮 由于月亮绕地球的轨道是周而复始的，因此，每隔 1 年零 1 个月 18 天，即每隔 383 天，我们就会迎来这样一次超级月亮，过去几年和未来几年的超级月亮分别出现在： 2011 年 3 月 19 日、2012 年 5 月 6 日、2013 年 6 月 23 日、2014 年 8 月 10 日、2015 年 9 月 28 日、2016 年 11 月 14 日、2018 年 1 月 2 日。2017 年将不会有超级月亮，因为满月和近地点不能同时出现。 再展望更远一些， 2034 年 11 月 25 日的超级满月距离地球仅为 356,446 km 千米，在 21 世纪中首次出现月地距离小于 356,500 千米。而本世纪最近的超级满月出现在 2052 年 12 月 6 日，届时的地月距离为 356,425 千米。 月全食与红月亮一、月全食 今年的月全食发生在北京时间 9 月 28 日上午，即中秋节之后的第二天。由于月全食发生时正值中国的白天，因此我国境内的民众不能观赏到这次月全食。但北美、南美、非洲、西亚等地区的民众将可以看到这次月全食。 月全食的成因很简单，即当太阳、地球、月亮三者在一条直线时，地球挡住了太阳照射到月球的光，形成月全食。 月全食形成原理图。当月亮运行到本影区域，就会发生月全食。 月亮本身不发光，只靠反射太阳光来显示自己的存在。当月亮向着太阳的半个球面被照亮时，背着太阳的半个球面就是黑暗一片。 月亮绕地球运动，随着月亮相对于地球位置的变化，使得它被太阳照射的一面，有时面向地球，地球上就看到整个月盘被照亮，此时称之为满月；有时背向地球，地球上看到整个月盘漆黑一片，此时称之为新月。有时面向地球的亮的区域大一些，有时小一些，这就产生了娥眉月、上弦月、凸月等不同的月相。 由于月球绕地球运行的轨道与地球绕太阳运行的轨道不在一个平面上，并不是每次新月或满月时，都会发生月全食。 月相的形成原因。由于日地月的相互运行，太阳光在一个月中照亮月球的不同球面。地球上看到月面被照亮的部分，从阴历月初完全黑暗的新月逐渐增大到上弦月，到月中出现满月，之后被照亮的月盘逐渐变小至下弦月，直至月末再次出现新月。 二、红月亮 从地球上看到的月亮是月光穿过地球大气层看到的，它并不是真实月亮的颜色，而是经过地球大气层散射后看到的月亮颜色。月光经过地球大气后，一部分波长的光被散射掉，而另一部分波长的光可以直接穿过。 当月亮出现在低空时，月光几乎穿过整个大气层，大部分蓝光被大气散射掉，而红光没有被散射，这时的月亮看起来是红色的。当月上中天时，月光穿过的大气层相对较薄，这时月亮看起来是黄白色的。 当发生月全食时，虽然照向月亮的太阳光被地球挡住了，月亮表面无法直接看到太阳，但此时地球上的人们仍然可以看到月亮，不过此时我们将看到难得一见的“红月亮”，西方也称“血月”。 红月亮实际上是光的折射造成的，因为地球有大气层，当太阳光穿过地球大气层时，波长较短的光被大气散射掉，剩下波长较长的红光由于折射照向了月面，所以地球上的人们看到的月亮就变成了“红月亮”。 月食时发生的红月亮现象实际上是光的折射造成的 三、蓝月亮 如果同一个月份内看到两次满月，那么第二次满月被称作“蓝月亮”。 2015 年 7 月的一个月内出现了两次月圆之夜，一次发生在 7 月 1 日，另一次发生在 7 月 31 日。根据历法计算，两次满月之间大约相隔 29.5 天左右，而我们采用的公历中有的月份为 31 天，有的月份为 30 天，这就出现了一个时间差。这个时间差会导致一个月内可能出现两次满月，也会导致一年中有可能出现 13 次满月。这多出来的满月就是“蓝月亮”，即意料之外的满月。 蓝月亮并非指蓝色的月亮，而是在同一个月出现的第二次满月 四、黑月亮 黑月亮的说法实际上 2014 年初才刚刚出现，之前我们从未听说过。当然，黑月亮也不是天文术语，而是来自于巫术。与蓝月亮相对应，当一个阴历月中出现两次新月时，月末出现的第二个新月被称为黑月亮。 2014 年 1 月，在月初和月末出现了两次超级新月，其中第二次新月不仅是超级月亮，而且被称为黑月亮。下一次黑月亮将出现在 2016 年 10 月 30 日。 关于黑月亮也有别的说法，例如每季度有四次新月，其中第三次新月被称为黑月亮。据此说法，最近一次黑月亮发生在 2015 年 2 月 18 日的超级新月，因为这是自 2014 年 12 月冬至到 2015 年 3 月春分期间的第三次新月。而下一次超级新月的黑月亮将出现在 2017 年 8 月 21 日，届时美国将上演日全食。 十五的月亮十六圆一、为什么十五的月亮十六圆 “人有悲欢离合，月有阴晴圆缺，此事古难全。”民间常有“十五的月亮十六圆”的说法，寓意好事不一定出现在你期望的时刻。据统计，过去 10 年间，中秋节的圆月出现在“十五”的有 3 次，出现在“十六”的有 6 次，出现在“十七”的有 1 次。所以，“十五的月亮十六圆”并不完全准确。 从上一个新月到出现下一个新月的周期称为一个“朔望月”，阴历初一出现的新月称为“朔”，十五出现的满月称为“望”。一个“朔望月”平均需要 29.53 天，月亮从新月、上弦月逐渐长大为满月，而后又逐渐瘦下去成为下弦月，之后成为一弯残月。 为什么会出现“十五的月亮十六圆”呢？ 这是因为月球绕地球运行的轨道是椭圆形的，因此月球在不同位置公转的速度快慢并不相等。月亮离地球近时公转速度快一些，离地球远时公转速度慢一些。“朔”之后平均要经过 14 天 18 小时 22 分才出现“望”，一个“朔望月”所需最长时间与最短时间相差 13 个小时。因此每个月满月出现的时间也有差异。 如果“望”以前月亮走得慢，那么从“朔”到“望”需要的时间可能是 16-17 天，所以会出现十五的月亮十六圆，甚至是十七圆的现象。一般来说，满月出现在农历十四、十五、十六和十七都是正常的，其中以农历十五、十六居多。 今年农历八月中“望日”出现在农历十六，因此与去年一样，今年中秋仍然会出现“十五的月亮十六圆” 的天象。而且未来 4 年将持续如此，一直到 2020 年才能在中秋之夜欣赏到最圆的满月。 二、真实的月亮 月球表面的岩石主要由各种硅酸盐矿物和金属氧化物组成，包括氧、硅、铁、钙、铝等元素。看到嫦娥一号和二号卫星拍摄的月球照片是黑白色的，很多人好奇为什么没有发布月球的彩色照片。实际上，黑白色才是月球的真实颜色。 月球上颜色较深的黑斑，看起来很像地球上的海洋，是玄武岩岩浆冷却后填充的大型平原，颜色比较黑，对太阳光的反射比较弱，看上去比周围月陆区暗一些。月球上一共有 22 个主要的月海，包括雨海、静海、云海、冷海、风暴洋等。 除月海外，月球上颜色较浅的部分好像地球上的“陆地”，被称为月陆，月陆平均海拔高出月海 2～3 千米，所以也称月球高地。组成月陆的岩石主要是斜长岩，它们的颜色比较浅，看上去比月海明亮。月陆的年龄比月海更古老，遭受小天体撞击的几率更高，因此地形更加崎岖。 “科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。本文由科普中国出品，转载请注明“来源：科普中国”。 ——————————————— 发自知乎专栏「中国科普博览」
