月亮从哪边升起(太阳和月亮真的是从东方升起的吗)
天文学是人们所知最古老的科学。然而,正是这般长久的相识,使得我们经常觉得有些天文现象太过于常见而显得微不足道:比如太阳升于东方而落于西方——恐怕没有比这更为显而易见的事情了吧?毕竟它每天都在我们的生活里自然地发生着。
实际上,真相根本不如人们所想!
日出和日落看起来十分寻常,但其中仍蕴藏着丰富的天文知识。(图源:Shutterstock)
太阳何时落于西方升于东方呢?
首先,从严格意义上来说,一年中仅有两天太阳是恰好升于正东又落于正西的。
日出和日落是由于地球的逆时针方向自转(从北极上空俯瞰)产生的。而只有当我们在地球表面绕行的圆形轨道恰好被分为两等分,即一半在光面、另一半在暗面时,太阳才会恰好在正东升起,正西落下。此时,地球的自转轴相较于它的轨道面倾斜23.5°,而这样的排列只会发生在春分日和秋分日。
地球的倾斜使得每年只有两天太阳恰好能从正东升起。(图源:Wikimedia Commons)
在每一个分点,分离了地球的白昼侧、黑夜侧的轨道面也会将北极与南极包含在内。在除了春分和秋分这两个分点以外的任何一天,这个轨道面都是歪斜的。并且,地球自转的圆形路径不均等地穿过地球的光照侧边与黑暗侧边。因此,白昼与黑夜的时间长度并不相同,日出和日落在地平面上的位置更是有着很大的差异。
月球围绕地球运行的轨道与地球的轨道平面形成了一个大约5°的夹角。因此,地球的自转轴相对于月球的轨道平面倾斜了大约28.5°。同时,当月球在其轨道上运行时,月出也会在正东偏北与偏南之间转换。
正如地球围绕太阳运行的轨道是倾斜的一样,月球围绕地球运行的轨道也是倾斜的。(图中非精确数据)(图源:NASA / Wikimedia Commons)
然而在这种情况下,这种变化的周期并非是一年,而大约是一个月。地球必须在轨道上完整地运行一周,才能使得太阳直射点到达它的极限,即在夏至时从最远端的东北升起,在冬至时从最远端的东南升起。月球亦然,它同样必须围绕地球完整地运行一周,才会到达月出和月没的极限位置。
一个有趣的现象:每天月亮升起的时间与前一天不同。(图源:Astronomy Magazine)
由于地球和月球都在各自的轨道上运行,月出每天都会比前一天更晚发生。正如从北极上方看地球逆时针旋转一样,月球也在围绕着地球逆时针公转。因此,每一次地球相对于一颗恒星旋转了360°,即经历了一个恒星日时(共23 个小时 56 分钟),月球只在公转轨道上移动了一小段距离。而当月球相对于恒星每27.32天围绕地球公转一周时,标志着一个恒星月的完成。所以月球在每一个恒星日移动了(360/27.32)度,即大约13°。而地球在每个恒星日旋转360°,所以月球每天需要多花费13*(23.9/360)小时 ,即52分钟去弥补这余下的13°的角度差。也因此,每一次月出都要比上一次晚约52分钟。
由于月相同样取决于它同地球和太阳的相对位置,因此其相位也会随着月出和月没的时间而发生改变。
月出和月没的秘密也同样值得我们探究。(图源: S&T Online Photo Gallery)
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