天文观测之月球观测指引

课题名称：月球的观测课题名称：月球的观测 对天文爱好的中学生来说，掌握月球的光学观测，实为一技之本。月球观测 是进行天文科普教育的最生动、 最真实的活动。 于月球的视面大， 表面清晰可辨， 可观测的项目也多。 1609 年伽利略发明了望远镜后， 首先把望远镜指向了月球， 因此获得了惊人的发现。 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。 第一节第一节观测项目观测项目 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。如果你进行更加深入观测的话，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。 月球的运动月球的运动 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，这些你都注意过吗？ 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。 使用天文望远镜来观测， 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， 你就会发现月亮在 以很快的速度移动着。 分析你的观测记录，你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；月亮相对与恒星的移动速度为每天 13°多。 除此之外， 尽管你很尽力地去观测了，还是会有相当多的月亮运动的现象是 你所不能理解的，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。 你能确认月面上的云海、湿海、雨海、汽海吗？你能判断出澄海、静海、危 海、 酒海、丰富海吗？你能否看到风暴洋中的哥白尼环形山吗？请用你的肉眼观 测力来挑战一下吧！ 月面照片月面地图 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，你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， 你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，你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。 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。 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 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。 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。 第二节第二节观测要求观测要求 一、观测仪器的选择一、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