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1、月相问题全解广东佛山市顺德区一中 刘华新“月相及其变化”是高中地理上册第一单元里的内容，在2001年、2002年是必学内容，2003年开始是选学内容。对月相及其变化如何理解，是很多老师的教和学生的学都感到头痛的问题，课本上只提供了一幅月相成因示意图（图一）和一幅观察月相图（后面图三）另外还有一段文字说明。以上看似内容不多，但涉及到具体的月相判断就比较复杂了，如果对月相问题没有深入的理解，要准确判断月相及其对应的日期、观测地点、月面和当地地平面的夹角关系就较难了。实际上要准确全面解决月相问题，需要丰富的月球天文知识和空间的想象、预判能力，对老师和学生来说这都不是一件简单的事情。为全面说明月相问题
2、，下面我从三个方面来讲：一、 对课本内容的理解图一图一反映的是月相成因及一个月内不同日期所见的月相。把各种月相画在同一幅图上，容易让人产生混乱的感觉。不过这样画也有好处，就是保持地球和太阳的位置不动，只考察月球的运动，综合比较不同日期的月相。图中虚线箭头所指是月球在一个朔望月内八个不同时刻处在轨道的不同位置（内圈图）及相应位置月亮的盈亏状况（外圈图，不同的月相其名称不同，图示共八种月相）。月亮盈亏是月相的重要方面，其它方面我认为还有月面（即迎光面）同地平面的夹角（即视夹角，本文中主要指月亮落在地平面上时的情况，后同），各月相上中天的高度、升落方位及其变化等，后面再谈。图中内环八个位置上的月球都
3、是一半被太阳照亮，亮面都垂直于太阳光，且各自的亮面都是相互平行的，这是因为地月距离相对于日地距离来说很小很小，不论月球处在轨道上的什么位置，我们都认为阳光是平行或极接近平行射来的，这也是后面我们说明问题的前提和基础，是研究月相需要考虑的一个重要原理。每时每刻，月球都是一半被太阳照亮，但为什么我们会看到月亮在一个月内有“阴晴圆缺”，即从朔到望，又从望到朔的的盈亏变化呢？这一点课本上也说的很清楚，这是因为月球在饶地球运转，日、地、月三者之间的位置关系时刻都在发生变化，地球上的人们不同时刻观测月球的角度不同，能看到的月亮的亮面的多少就不同，看上面的图也很容易理解。但从科普的角度来看，还有相当多一部分
4、人缺乏这方面的知识，不明白月亮为什么会有圆缺的变化，他们天真地以为缺的那部分是被“天狗”吃掉了，还有更多的半懂不懂的人以是被地球遮住了。所以科普还任重道远，在学习了这部分知识后，我想可消除大部分人的疑惑。虽然课本上讲的很清楚了，但在课堂上为了讲的生动和通俗易懂，我还举了一例：夜晚路灯照在一棵树上，我们从不同的地方看，能见到的树的光亮的部分的多少是不一样的（在黑板上画草图）。同理对于月球来说，它始终也只有一半是亮的。我们从不同的角度看，能见到它光亮的范围是不一样的。图一还给我们提供了其它一些有用的信息，如可帮助我们判断月面的朝向，不同月相时，日、月升落的先后关系以及月亮在夜空中出现的位置和停留的
5、时间等。如图中上弦月亮面朝西，下弦月亮面朝东。能看到上弦月时，人必然是站在图中地球上部的（假设在赤道上的A点处，如图二），因为图示地球中心为北极点，地球自西向东旋转，背朝北，那么必然是左手指东方，右手指西方了，显然上弦月亮面是朝右也就是朝西了。但有人看了图一会说下弦月也是朝右，那也是朝西啊，怎么会是朝东呢？他们不能理解这一点。我想那是因为他们是以“我”为中心来观测月相的。要知道能看到下弦月时，人必然是“倒悬”于图中地球下方（假设在赤道上的B 点处，图二），还是背朝北，那么同样左手指东，右手指西，显然下弦月亮面是指向观测者的左面，也就是指向东方了。 图二 （注意此图的画法，要保证地平面侧看成线且
6、地球的中心为北极点，观测者在赤道上，太阳又正在地平面上，则必须要极圈内或是极昼或是极夜，即是夏至或冬至日。这里考虑了黄赤交角的存在）若以观测点位置不动，只考察日、月的视运动，那么日、月都是东升西落。图中A点与B点的地平面重合，但是上下及东西的方位正相反。对A点来说，太阳正从西方地平面落下，对B点的人来说，太阳正从东方地平线升起。入夜至午夜，即上半夜上弦月落在A点的西部夜空；午夜到黎明，即下半夜下弦月从升起到渐隐，运行在B点的东部天空。图一的其它六种月相，我们都可用图二所示的相同的方法来判读。所以看图一时我们应该让自己“钻”入图中，站到地球表面赤道地区附近，图中各月相，我们对它们的理解都要保证自
7、己的观测点处于能看到它们的夜空下。能看到日、月等天体的前提是它们都得在地平面之上，能观察到月亮的前提多数情况下是太阳在地平面以下（此时段为夜），特别是对于新月和残月来讲，因为它们的亮面面积较小，即盈的少，亏的多，难以在哪怕是夕阳和朝阳的不太强的光芒中争得表现自己的一席之地。在实际生活中人不可能倒悬空中来看书理解图一，这时可以用一个简单可行的方法：即转动书本，始终保持自己处于“站立”状态，坐北朝南，自然就是左手指东右手指西了，同时还要确定自己的地平面，再分别考察每一种月相。自己的观测点的“坐标”确定了，那么判断月面所指的方向就容易了，再考察日、月的视运动，它们升落的先后关系以及月亮在夜空中出现的
8、位置和停留的时间就好判断了（图三下面的表有归纳）。说到底，就是你必须正确确定自己的观测点的位置和坐标，那样，你的观测结果才可能是正确的。另外要交代的是，照上述方法分析和理解图一，如图中所示都是符合客观实际的话，那么该图反映的就应该是北半球中高纬度地区观测的情况。关于下面图三，这幅图也是默认了观测者是在北半球中纬度地区。上半月和下半月图中都同时画了几个月亮，这也会让一些人迷惑不解。其实这里要向同学们解释清楚的是图中各种月相并不是出现在同一天，而是表示不同日期的月亮在太阳升起或落下这两个时刻在天空中的位置及相应的月相。不同的月相是不可能出现在同一天的。 图三至于上面课本上的月相同太阳出没的比较，夜
9、晚见月情形的表格，其内容完全不必死记，那样是愚蠢的，不能理解就难得记，记得一时也难长久。我们需要的是理解的记忆，前面文字已经帮助分析了，此不多说。遇到具体的问题时还要临时推导，这样才能做到准确无误。必要时可自制月相变化演示仪，或做flash动画演示，帮助对上表的理解记忆。另外，从准确意义上来讲，此表只能反映赤道地区常年的情况或其他地区多年的平均状况，为什么这么说呢？举一例就可证明：例如二至日及其前后一段时间的极点在极夜时，如果是上弦月满月下弦月这样的月相，月球在地平面之上，月亮整夜可见，而遇到下弦月朔月上弦月的月相，月球在地平面之下，整夜不见月亮。此时处于极昼的另一个极点的情况与之正相反，从月
10、球出没地平面的情况来看，两极点始终是此起彼落的关系，出现的月相完全不同，此时这个极点是下弦月朔月上弦月这样月相出现在地平面上，但是极昼时有太阳的光辉照耀，尽管月球有且必定是半个恒星月的时间在地平面之上，人们可能还是不能看初一前后的弯月，接近弦月的月相可能容易看到些。当然上表中四种月相在中高纬地区的表现与表中所示也会有较大的出入。还可以进一步探讨，同一时刻的月相，在地球的不同位置观测，月面的朝向也有不同，比如说蛾眉月（或新月或残月）在接近地平线时，在低纬看，月面的凸向是朝下的，在北极点上看，弯月是近乎竖直于地平面上的，尽管我没有到过北极，但这完全可以想象得到，这需要较强的空间想象能力。这就是我在
11、后面面要重点讨论的问题。二、练习中存在的问题。市面上有关月相练习的题目，很多都有问题。一般都是给你一幅图，图中什么参照物都没有，只有月相，月相可能是弦月，可能是弯月或凸月，让你判断是上弦月还是下弦月，是初三的月亮还是二十七、八的月亮等。（图四，四种情况） A B C D问：A和B的半月图，哪一个是上弦月，哪一个是下弦月？ C和D，哪一个是初三的月亮，哪一个是二十八的月亮？北北图中没有画出地平线也没有标出地平面上的方向，没有标出观测地点（是哪个半球，哪个纬度范围）。严格说来这样的题目是无法做的。之所以一些题目在资料上有所谓的正确的答案，我想那是他们默认了一切月相都是在北半球中纬度观测到的，且默认
12、了弯月图的下方边框线就是地平线，对于弦月他们默认了图的左边框线是东，右边线是西，上边线为北，下边线为南；对于新月，他们不能默认图的下边框线左、右两边面是北还是南，那就只能服从于月相判断的结果了。对于新月，他们认为右面是北；对于残月，他们认为左面是北，见下面图解（四种情况） 默认是在北半球中纬度某同一地点观测西东东西北南北南南南 上弦月 下弦月 初三 二十八图中的方向都是默认的，资料上没有标出来，这里我标出方向。三、对月相判断的深入认识如上所述，我们发现了练习中的问题，那么怎么样解决呢？要尊重客观实际，真正科学的题目是要以全球为考察范围的。在图中要交代地平面、地平面上的方向、月亮在地平面上的高度
13、，观测点的位置（半球位置，纬度位置）等，甚至有必要时还要交代经度位置和观测时具体的地方时刻。知道了上面的几个条件中的其中几个，那么另外几个结果我们就可以推导出来。下面看一个具体的例子：有一次我在看中央电视台的节目两极之旅时无意中发现了一个镜头，即日出前的弯月，当时是摄制组的人员到安第斯山顶去拍摄温泉在日出前的那种云雾蒸腾的样子，以显示温泉热度之高和景象之壮观，当镜头指向黎明前的泛白的东方时，我发现一轮弯月在东方地平线上，弯月的凸面是向右下方凸出的（图五、下右图）。赤道南北正前为东方 落基山脉观测 安第斯山脉观测 （图六） （图五）这使我要思考其道理，很快我明白了其中的道理，我进一步想，假如此时
14、在北美洲的落基山脉看这轮弯月，又是什么样的景象呢？不难理解，在地平线上月面应该凸向左下方（图六，上左图）。我一直在思索和判断在地球的不同的地方观看月亮，月相形状同地平面的相对位置关系是不同的，以前我在课堂上也给学生讲过这一点，我举的是赤道和北极点对比这个例子，这两点的人站立的角度相差90，那么他们观测到的位于赤道地方的地平面上东方或西方遥远的接近地平面的物体的视角自然相差90（见下面原理图，图七）。在图中我们是可以推断出其几何原理的，我在电视上看到的镜头进一步证明了我以前的推理，这里可帮助理解上面图五和图六的不同。南极北极 赤道所见 北极所见 （图七）根据同样的原理，我们还可以想象和推断出在地球各地，不同的时刻观测到的各种月相的情况。但是，在判断前我们要知道如下几点前提条件：1、 地球饶太阳运动的轨道叫黄道，月球饶地球运动的轨道叫白道，白道和黄道是有一定的交角的，但交角不大（为509），从每个月来看月球有一半的时间在黄道面以下，一半的时间在黄道面以上，这样从全月、全年的平均状况来看可以认为月球的位置就在黄道面上，我们可取这个平均值来看问题。2、 同一天，地球各地见到的月相的形状,即盈亏状况是一样的。其原理是对于遥远地方的天体来说，可以认为地球就是一个点。3、 月球的视半径是15分33秒，接近太阳的视半径。
