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1、12第七单元 月 球 的 观 测第七单元 月球的观测对广大天文爱好者来说，掌握月球的光学观测，实为一技之本。 由测，比较容易获得观测成果，因此，月球观测是进行天文普及教育的最生动、最真实的活动。于月球的视面大，表面清晰可辨，可观测的项目多，而且通过认真的观1609年伽利略发明了望远镜后，首先把望远镜指向了月球，就获得了惊人的发现。过去，许多月面观测都是由素质极高的天文爱好者来承担的，其中不少人以此方面的成就跃居成为月面学家。第一节 观测项目只要稍加仔细地观看，我们就可以发现月亮每天都在发生着变化，其中最引人注目的就是月相的变化了。如果您进行更加深入的观测的话，就会发现平常看上去都是一样的月亮，
2、还有许多更有趣的变化。月球的运动月球每天都通过星空的哪个位置，一天当中大约要移动多少度，月球公转一周大约需要多少天，这些您都注意过吗？新月出现时，连续观测三五天，在每天相同时刻观测星座中月球的位置如何，把它记录到星图上去，看看会出现什么结果。最好是连续观测一个月，从新月开始到满月，再到下一个新月。如果遇到阴天或下雨天，少观测了几天也没有关系。使用双筒望远镜来观测，可以详细地研究月亮运动的情况。把月亮和月亮近处的星星的位置用图记录下来，坚持连续这样观测2-3小时，您就会发现月亮在以很快的速度移动着。分析您的观测记录，您就不难得出这样的结论：从新月到下一个新月，约为29.5天，这个周期叫做朔望月；
3、月亮相对与恒星的移动速度为每天13多。除此之外，尽管您很尽力地去观测了，还是会有相当多的月亮运动的现象是您所不能理解的，这就需要我们做更深入的观测学习。月相的变化随着月亮每天在星空中自西向东移动一大段距离，它的形状也在不断地变化，这种现象就叫做月相变化。月球本身是不发光的，只能靠反射太阳光才发亮。由于月球在绕地球转的同时，又与地球一起绕太阳转，所以月球相对于地球和太阳的位置在不断地变化着。因此，月球被太阳照亮的一面就会有时向着地球，有时背着地球，有时部分向着地球，而且这部分有时大一些，有时小一些。月相变化就是这样产生的。当每月的农历初一时，我们看不见月亮，即新月，也叫“朔”。到农历初二、三，我
4、们会看到一钩弯月，这个月牙叫做娥眉月，当初七、八时，我们就可以看到半个月亮，也就是上弦月（凸边向西）。农历十五、十六的月亮为满月，也叫“望”。满月过后，到农历的廿二、廿三，有只能看到半个月亮，即下弦月（凸边向东）。再过一周，月亮又将回到朔的位置。如此往复，月月如此。关于月相，我们有一个概念叫月龄。所谓月龄，就是用日数来表示的，从新月时起算到各月相所经过的时间。例如，新月后3天12小时的月龄就是3.5，娥眉月的月龄是3，满月的月龄为15等。只要知道了月龄，我们就能判断月相及其出没时刻和可见方向。使用双筒望远镜和天文望远镜观察月面时，一定要细心观测那些月面有缺边的月龄。经过长时间的连续观测，我们就
5、可以发现即使是相同的月龄，缺边的位置也不尽相同。另外，长时间地观测月面，并且对边缘部分的目标进行仔细的记录与比较，我们不难发现月面有一种所谓的秤动现象。正是有了月球的秤动，我们才能够看到59的月球表面。月面览胜我们用肉眼可以看到，在天空中月亮的视大小和太阳差不多。月亮的直径大小化成视场角约为0.5。然而，最优秀的眼睛也只可以看到月球表面状态图。在月面状态图中，肉眼看到的只是那些较暗的部分，被称为月海。以往，人们总把看到的月面形状比作兔子、船或者女人的面孔。您能确认月面上的云海、湿海、雨海、汽海吗？您能判断出澄海、静海、危海、酒海、丰富海吗？您能否看到风暴洋中的哥白尼环形山吗？请用您的肉眼观测力
6、来挑战一下吧！ 图7.1 月面照片 图7.2 月面地图 天文望远镜的魅力最让人感兴趣的就是能看到月球的表面。用80倍的低倍率望远镜，您很快就可以看到月球的全貌，而且是耀眼明亮的月球表面。另外，当提高望远镜的观测能力到最大倍率时，您可以感受到因大气层影响而产生巨大振动的环形山的魅力。用天文望远镜观测月亮时，您可以看到月面上的环形山，尤其是月亮缺边附近的环形山显得极其清清楚楚。这是由于在月亮缺边附近，太阳光是斜照的缘故。由于月面色彩变化不明显，如果太阳光从正面照射就不会有影子，月亮的凸凹不平就不容易被正确体验。就像对人的面部进行摄影时，若把闪光从正面照射到面部，高高的鼻子也会被照成扁扁的。所以要观
7、测月面上的某个对象，最好将观测点选择在缺边附近。例如，要观测哥白尼环形山，就要选择月龄在8-10的缺边月亮。为了更深入地观测月面地形的全貌，应该连续观测哥哥月龄的月亮。观测月亮就如同到月亮上去旅行一样。另外，要记着：在满月时，我们可以看见太阳光全面照射下的环形山向四面八方发出的明亮的长线条，那就是辐射纹。这些只能在满月时才能看到。月食的观测当月球运行到望的位置时，地球正好位于太阳和月球之间，如果这三个星球恰巧或接近于一条直线上时，月球就会进入地球的影锥之内，此时地球背对着太阳那一面的地区正是黑夜，那里的人们就可以看到月食的发生。月食是否一定发生在十五呢？是的，月食必定发生在望日，即农历的十五。
8、那么，是否每月的十五都有月食发生呢？当然不是，而且一年中发生月食的机会很少。这是因为白道面与黄道面有59的交角，不在同一平面内的缘故。白道和黄道的两个交点，我们称之为黄白交点。如果在望时，月球不在黄白交点附近，月球就不会被地球的影子所遮掩，进而就不会有月食发生。值得我们观测的月食要数月全食和月偏食了。前者是月球完全进入到地球影锥的本影部分而发生的月全食；后者是月球只有部分掠过地球的本影而发生的月偏食。至于月球只进入地球影锥的半影区而发生的半影食，只是使月面少许暗了一些而已，观测意义不大。月全食的时候，整个月面会变成红铜色，但其明亮度则会有很大的区别。法国天文学家丹约翰给出了一个分5等级的目测标
9、准，如表7.1所示。表7.1 丹约翰的月全食目测标准等级月全食时月面亮度的目测基准0非常暗淡，几乎看不见月球，尤其是食甚时完全看不见。1暗的月食，略有灰色或茶色，月面的细微部分不易辨认。2月面呈暗红色，略带灰色或茶色，影子中心有些暗色斑点，外侧相当明亮。3砖色的明亮月食，影子中有明亮的灰色，有一段段的黄色带。4铜色或带红的橙黄色，非常明亮，外侧很亮，略有蓝色。由于地球大气层的影响，地球影锥的周边相当模糊，因此，咱们很难像日食那样把月食的初亏与复圆的时刻测得很准确。所以，我们在使用双筒望远镜或天文望远镜，观测地球遮住月面的火山口或某种特别地形的时候，要以尽量高的精度加以记录，便可以得到很好的效果
10、。第二节 观测要求 一、观测仪器的选择 这里所说的光学观测，指的是通过天文望远镜的观测。那么，用什么类型的天文望远镜观测月球最理想呢? 首先谈谈对光学系统的要求。因为月球属于有延伸面的天体，主要是观测月面的细节，所以天文望远镜的分辨本领要强才行。分辨本领和望远镜的有效口径有如下的关系：6140/D，D为有效口径，以毫米表示。若要分辨月面1角秒的细节，望远镜的有效口径最起码得140毫米才行。当然，这也绝不只是一味追求望远镜的口径大，聚光多，前提是要求望远镜光学系统能消除色差、球差和彗差。一般来说，较优良的折射望远镜的物镜都是由两块透镜组成，目的就是为了消除这三种误差。同时，折射望远镜的相对口径通
11、常在1/151/20。而反射望远镜的相对口径往往在1/3.51/5，比折射望远镜大。反射望远镜产生的仪器散射光也比折射望远镜大。因此，一般说来，折射望远镜比反射望远镜更适合月球观测。施米特一卡塞格林式和马克苏托夫一卡塞格林式望远镜也适宜观测月球。诚然，质量好，并且视场较小的反射望远镜也可以观测月球。折射望远镜物镜口径不要小于5厘米，反射望远镜物镜口径不要小于10厘米。其次，对机械系统的要求，最好是有跟踪的赤道装置。只有这样，才能进行上述各项系统观测。第三，对目镜系统的要求是应备有多种目镜。目视观测要定位绘图，有十字丝装置的目镜较理想。如果有动丝测微器就更好了。 二、观测地和天气的选择 为了尽量
12、获得高清晰度的月面细节，最大限度地发挥天文望远镜的本领，观测地点和天气状况的选择是很关键的。 1、观测地点：望远镜不要直接架在水泥地面上。尤其是夏季，水泥地面的气流变化大。冬季也不要架在有雪水的地面上。观测地要尽量减小外界的震动和烟尘的污染。最理想的是望远镜处在居高临下，周围或观测方向上是草地、或水域、或泥土地的开阔区域。 2、天气：一般说来，雨雪过后的晴天，大气的透明度极佳，然而，宁静度往往极差，这时拍下的月球照片，远不如目视清楚。这就要观测者根据本地小气候的规律，掌握观测时机。三、观测方法 从前面所述观测项目可以看出，我们主要观测的是月面形态。为此，只介绍目视观测。 目视观测目的就是认识月
13、面环境，了解特殊结构，进而绘制月面图。什么样的月相最适宜目视观测呢?人们往往迷恋于满月的多姿，陶醉于它柔和的光辉。其实，这时通过天文望远镜观测，它光强刺眼，细节完全不清，月相观测最好的日子是弦月前后。这时月光抚媚，立体感很强，月面就像石膏艺术品一样，呈现在观测者面前。 目视观测要选用多大的放大倍率目镜呢？选择目镜主要考虑两点：其一，选择适当的放大倍率，而不是越大越好。我们知道，眼睛对目镜视场内细节的分辨本领约为2角分。如果你要观测月面1角秒的细节，必须把它放大到2角分以上才行。也就是要选用放大120倍以上的目镜。从衍射理论看，只要能看清天体，望远镜就算发挥了最大本领。要想再追求高倍率也无济于事
14、。而且，由于大气抖动，要想看清02角秒以下的细节，那是根本不可能的。观测月球最好的放大率为有效口径的15-3倍的数值。显然，望远镜的有效口径越小，选用的放大率也相应的要低。其二，放大率越高，视场越小，视场越暗。一位月面学家说得好：“对月球的观测，清晰比大小更有价值。”因此，每次观测前，根据观测目的，选用几种目镜试一试，然后从中再定。如果要绘图，首先应定比例尺，画出预定的月轮，绘出月面中央子午线和东西线。有条件的还要算出(或查出)月球的球面位置：月球自转轴的方位角P，通过视面中央子午线的经度L0，视面中心的纬度B0。绘制时，要从靠近月轮中心区的特征开始。对一些重要细节结构，应用测微器测出位置和大
15、小。 目前天文学家已编制出几种月面详图。天文爱好者们只有通过自己的观测对月面的认识才会更深刻，更有意义。 这里讲了一般的情况，关键还得通过自己的实践，多练习，多总结，逐步积累观测经验，提高水平，不断集聚成果。第3节 观测报告（实例）月球表面的特征 一、用具与资料天文分册中的月面图、天文望远镜。 二、目的 认识月球表面的特征，诸如山脉、平原、环形山、峡谷等。用望远镜观测月面，并记住几个比较大的构造名称。 三、 月面图月球在绕地球公转时，也在自转着。但由于它的自转周期恰好等于公转周期，所以我们只能看到月球对着我们的半球，称之为月球的正面。大约在十七世纪以后，人们就陆续地画月面图（见图7.3），还采用了经纬网的办法来决定月面结构物的位置。普通月面图的中央经纬度都是0，在0的左右经度线是从南极至北极的间隔为10的经线，右边的经线有负标记；纬线同样以10为间隔，纬度以北半球为正值，南半球为负值。图7.3 月球正面图（引自天文分册）需要大家注意的是：月球的照片和自然界的月亮往往是上下颠倒的，即下为北，上为南。我们该如何分辨呢？这个不难，你只要记住月球的南极附近是环形山的密集区就够了。天文分册的月面图是正
