頭頂上的知識,關於你所不知道的月亮

隨著月餅節的臨近,我們正快速接近又一年的賞月高峰,在此佳節前夕,特獻上此文。借賞月之名為大家普及一下這顆離開我們最近星球的天文知識。同時也順便為大家攝月提供幫助!

這是我日本地震後親自拍攝的一輪圓月,希望大家喜歡(可以點擊看大圖,看看我拍的月亮究竟有多大)下面的兩個問題,不管你是一個攝月愛好者也好,還是只是喜歡賞月也好,都是非常重要的!也是最基礎的第一個問題是,月亮是從那個方向升起那個方向落下?可能有聰明的人說,我知道月球是由西向東圍繞地球旋轉的,一定是從西面升級東面落下。暈。顯然你是聰明過頭了~

月球確實是自西向東圍繞地球旋轉的。但是由於地球的自轉速度,遠高於月球的公轉速度,所以你懂得,只要你在地球上,月球都是由東面升級西面落下的。

真實的太陽地球月球運行方向圖第二個問題,也很簡單。月亮升起了,我應該往南面看還是往北面看啊?確實這也是一個很辣手的問題,但是這個問題就比之前的問題複雜多了~~~因為這沒有唯一的答案。問題在於你所在的位置

月球圍繞地球的那個面我們叫做白道。而地球圍繞太陽的這個面我們叫做黃道(看聖鬥士的同學一定知道啦)由於這兩個面並不平行!之間存在著5.14度的夾角。再加上地球也存在著一個23.44度的傾斜角。所以你知道問題有多複雜了吧!在北回歸線上5.14度。月球始終是在南方上空的!(比如說我所在的上海地區)在南回歸線以下5.14度,月球始終是在北面天空的,而在南北回歸線之間就麻煩了月球可能是在南面天空的,也可能是在北面天空的。因為這的看地球的旋轉與月亮的公轉周期!綜合作用,不過總的來說,大致上還是在正上方的,偏差不會太大。在國內,海南島上賞月者就會遇到這樣的問題。可能有朋友會說,這有什麼好知道的,你抬頭不就能看見月亮了嗎!

其實非也非也,就上海這樣的大都市,高樓林立。能看見天空的面積都不會太多,視角狹窄。空氣質量糟糕,多雲天氣眾多。想看到月亮,其實已經在不知不覺中變的有一些小小的難度了!下面一個問題,我相信也是你最關心的了。什麼時候的月亮最圓最大?其實這個問題還是比較容易解釋的!

我們知道,月球的軌道並不是一個圓形,而是一個偏心率比較高的橢圓,近地點和遠地點誤差超過10%,這可真不是小數字了!每個413天月球就會有一次近地點!近大遠小相信這是常識吧!但是同時還要考慮到地球和太陽的運動關係。簡單的說,地球的軌道其實也是一個橢圓形的軌道!也存在近地點!也就是地球離開太陽最近的時候,這個時候地球和月球同時受到太陽的引力最大。在這個時候如果地球月球太陽的位置關係是月球 地球 太陽。這樣的話,太陽的引力會同時作用地球和月亮,把他們拉近,如果再加上湊巧有是月亮的近地點的時候,這時候的月亮就會離開地球特別特別的近!而如果月球地球的位置關係是下面這樣地球,月球 太陽那結果就好得多,因為月球同時受到地球的引力和太陽的引力,所以互相有一部分力會被抵消,也就不會離開地球這麼近了。不過這時候應該也是白天。^_^所以嗎你看不到的!不過這會導致月球的軌道相對而言特別的偏心!為什麼要說這個待會你就會知道的!

這是一年中12個月連續拍攝的月球滿月照片,你可以發覺其中大小的差異了吧

可視大小可以達到百分之16%的差異,可視角度相差2.5度!可怕啊!

月球離開我們遠近的位置關係變化,更重要的還會導致月球對地球的引力大小變化,在著名的天文學術期刊上已經證實了,月球引力不僅僅對海水會起到力的作用,對於海水之下的板塊也會起到作用。簡單的說,這部分作用分成兩部分,一部分是引力直接對地殼發生引力牽引,另一部分是引力導致的潮位變化,對地殼的壓力增加與減小加劇。簡單的說,一個彈簧壓10噸水,和壓20噸水,然後高速的變化,肯定是容易疲勞崩斷的。於是就有了日本大地震!所以說什麼超級月亮和地震無關,純粹就似乎謬論,超級月亮雖然不是主要原因,但卻有可能成為壓垮駱駝的最後一根稻草!月球的引力究竟有多大?看看這張圖你就明白了!

月球嚴格意義上並不是繞著地球的軸心轉的,而是地球與月球共同繞著他們的公共質心旋轉的,甩過鉛球的朋友應該很好理解這一自然的物理現象!但是為什麼我們依然把月球稱之為地球的衛星呢?原因很簡單因為這個計算出來的質量中心,依然在地球內部,雖然已經偏離地心4,671千米(即地球半徑的2/3處)但依然在地球內部。所以我們依然稱月球為衛星,而冥王星則不同咯~冥王星和它的衛星的共同質心已經不在冥王星內部了!所以,你懂的冥王星和它的伴星成為雙星系統!下面這個問題估計也是大家都想知道的月球為啥看上去永遠都是一個面對著我們?其實這個問題本身就有問題!首先讓我們看一下連續拍攝28天後合成的一張gif動畫吧!

大家是否發覺,月球其實在有規律的運動!學術上把這種運動叫做天平動,簡單的說就猶如天平保持平衡前的規律擺動一樣!這裡就公布一下答案吧,由於這種奇怪的運動,我們實質上能看到月球的59%之多,而有41%是看不到的,相對應的也只有41%是一直可以看到的!為什麼會有這種奇怪的抖動呢。這有諸多原因!一點點聽我解釋給你聽吧橢圓軌道惹得禍。你懂的啦,由於軌道是橢圓的,而我們並不是這個橢圓軌道的正中心啊!所以我們觀察月球的角度不可能一直是垂直的!左右總能多看到一些!

速度惹的禍

同時還是由於橢圓軌道的關係,近地點速度會比遠地點速度快許多,所以。月球其實某些時候超前了。於是相對於地球的面就不是垂直90度了!

其實橢圓形軌道和非恆速運行,是一同作用的,他們的直接結果就是我們能更多的看到月亮的左側和右側!月球公轉惹的禍

之前就已經講過了,月球的公轉面和地球的公轉面有一個5度的夾角,於是,我們就能多看到月球南北兩極的部分!

月球的自轉軸,與黃道面有一個6.68度的夾角,於是,南北兩極我們就又能多看到這麼一些些了!最後一個原因也是我們之前提過的,地球近日點的時候,太陽引力對月球軌道和速度產生影響!

傳統觀念中月亮都是繞著地球轉的對吧,其實這才是真實的月球軌道。明白了嗎。從地球上看確實月亮繞著地球轉。但是從太陽系角度看,其實月球由於被地球帶著繞太陽轉,所以真實的軌道是一個曲線!不過確實確實月球至少還有41%是一隻對著我們的啊!這其實是一件極其不正常的事情!再揭開謎題之前,我先來給你看個東西。

不倒翁,不知道你小時候玩過沒有啊^_^,就是站在那裡無論如何推倒都會站立起來的東西,其實原理很簡單,地步放一塊重物就可以了!

同樣的月球內部的結構也是如此,月球的質量中心,偏向地球那個面偏了2km 所以你動了吧,月球其實就是一個屁股朝向我們的不倒翁!於是那些所謂的天平動就如同不倒翁的擺動一般形象生動了!說了這麼多,我想看看月球背面啊,從來沒見過的那41%^_^月球背面到底長啥樣子?這當然沒問題咯,自從1959年之後,月球背面就不再對人類是一個秘密了!

如果那個小白拿這張圖,說是他拍的,你就抽他!這張照片就算是阿波羅登月者都是不可能拍到的,因為登月飛船離開月球太近了,視角上圖是做不到全部月球都拍進去的。這是電腦合成的月球掃描圖!就是衛星繞月球一圈一圈的轉,然後掃描後的條狀照片合成出來的!不過值得一說的是,月球的最高點最低點,都在月球背面,夠啃啃娃娃了的吧!其實相對而言,月球的南極才有趣呢!

萊布尼茲山脈,月球的最高峰最大的環形山,月球最深處,都能看到!

來一張月球的南極大圖吧

相對而言北極就不好玩咯~~~~~^_^不好意思說了這麼多的p話,還是說點有實際用途的吧,對於你拍攝月亮有幫助的東西吧!賞月攝影究竟需要注意點啥?第一找一個漆黑一些的郊區吧!~

總所周知的,光污染,其實對攝月影響也很大的啦!PM2.5很重要!

這樣的空氣質量,還拍什麼呢~月亮是超深空遠景,由於要穿過幾公里厚的稠密大氣層,所以空氣質量一點點不好都會嚴重影響

不相信的自己看視頻吧,這是我當年用p500拍攝的月球深景!一點點細微的空氣顆粒飄動,其實都已經很要命了,我拍攝的那天已經是熬了一個多月守候的非常晴朗的滿月天氣了!天文攝影,反射鏡才是王道!

眾所周知,透鏡是通過折射來成像的,但是由於不同可見光的波長不同,所以通過介質的速度也就不同。於是在相同的介質中就可能產生不同的折射率!這就是色散!

早在100多年前著名的科學家牛頓,就用手中的這台第一台牛頓反射望遠鏡打敗了那時候世界上所有的天文望遠鏡。你明白我的意思了吧!事實上在牛頓望遠鏡出來之後,世界上的望遠鏡基本就都是真真切切的鏡子了,而不再是透鏡。因為焦距越是長,色散就越是嚴重,而廣角鏡頭這類的東西色散就不是主要問題。(曾經我們有人去佳能的工廠問lens man廣角鏡頭為啥不加ed鏡片,直接被鄙視了)

當然在單反界專為長焦而設計的折返鏡頭也是很常見的,比如上面這款800mm f8就是不折不扣的折返鏡頭!像素密度,ccd感測器單位面積像素數量。越大越好

事實上只有這個時候我會感謝1/2.3英寸1600像素的sensor,原因很簡單,感測器尺寸小,換算的35mm等效焦距就要遠很多,於是焦距就被放大了!

這張圖很形象的描述了,減小感測器尺寸與改變鏡頭焦距同樣都可以改變視覺焦距原因!

簡單的說也只有這個時候,我會感謝向奧林巴斯sp800這樣的840mm1400萬像素小長焦!最後,真實的太陽系事實上我們平時電視裡面看到的那些太陽系運行圖都是扯蛋的不要扯蛋的。最後時間我就給大家看一個稍微規範一點的太陽系行星運行圖吧!視頻是nasa製作的venus(愛神維納斯)凌日的3d視頻!

事實上這視頻其實我還是不太滿意,你知道的前面說過月球和地球其實是圍繞這共同的質心旋轉的,地球和月球的軌道也是橢圓的,其實可以說太陽系幾乎所有的行星軌道都是橢圓形,因為原型實在是太理想化了!同時橢圓形的軌道還要受到太陽引力的影響,偏心率發生改變,但是這些都沒有在視頻中表現出來,但是但是,僅僅如此,這也已經是很大的一個進步了!大家多多糾正自己心中傳統錯誤的空間運行觀念吧!

這是真實月球與地球的比例關係

太陽和地球的真實比例關係圖

這是地球和太陽的真實距離和體積比例關係圖!知道太陽離開我們有多遠了吧!看完之後,相信你我都一定有一種人類是多麼渺小微不足道的感覺,對沒錯,這就是我們的宇宙,我們的世界。願你我,都能在這個花好月圓之時,更加珍惜身邊的人!沈潔2012年7月20日
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