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1、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，还有许多更有趣的变 化。
2、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；月亮相对
3、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
4、、三，我们会看到一钩弯月，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，到农历的卄 二、卄三，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
5、间的连续观测，我们就可以发现即使是 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
6、洋中的哥白尼环形山 吗？请用您的肉眼观测力来挑战一下吧！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
7、射到面部，高高的鼻子也 会被照成扁扁的。所以要观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
8、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。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5 9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
9、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
10、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。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：6= 140/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
11、。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
12、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
13、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，
14、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。而且，由于大气抖动，要想 看清0. 2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1. 5-3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
15、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 B0o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。第三节 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
16、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 正面图。最新的月面图所表示的是左为东，右为西，跟老的月面图有 所区别。美国国
