身邊的天文學

又到一年中秋佳節。自古以來人們就有中秋賞月的習俗，也流傳下來許多膾炙人口的賞月詩篇。每當農歷十五、十六之際，人們就會想起那句耳熟能詳的“人有悲歡離合，月有陰晴圓缺”。中秋賞月是因為那時月亮最大嗎?每個人觀測到的月亮大小一樣嗎?事實上，天行有常，這些人們在賞月時的疑問都有著科學的解答。

中秋節的月亮最大嗎？

這是一個最常見的“誤會”。我們知道，一年之中會出現12到13次滿月，中秋滿月只是其中之一，它的大小、亮度遵循月亮變化的一般規律，與其他月份相比并無特殊。只不過由于歷史文化的原因，人們對中秋的月亮寄托了更多的情感，但月亮還是那個月亮，并無任何不同。

月亮確實會有大有小，但這是因為月亮的視直徑與它到觀測者的距離有關。月球是在一個橢圓軌道上圍繞地球公轉的。月球距離地球最近可達363300千米，最遠可達405500千米。當月球位于近地點附近時，視直徑達到最大的33'26'';而當月球運行到遠地點附近時，視直徑會減小到29'22''左右。這種月地距離的變化導致月球視直徑的變化，與在遠地點相比，近地點月亮的視直徑要大上約14%，面積大了約30%，月亮大小差別自然明顯。所以當月亮位于公轉軌道的近地點時，它的確是最大的。如果此時恰逢滿月，我們就會見到經常見諸報端的“超級月亮”。

不同地區看到的月亮一樣大嗎？

地月距離會導致月球大小的不同，那在地球不同緯度觀測月球，會產生大小不同的觀感嗎?這其實是一種“蓬佐錯覺”。“蓬佐錯覺”是一種視錯覺(又稱“鐵軌錯覺”)，最早由意大利心理學家馬里奧·蓬佐說明。

如上圖所示，圖中的兩條黃色線段，怎么看都感覺上面那條更長，而其實二者完全一樣。原因有二：一是人們的日常直覺。如果遠近不同的兩個物體在視網膜上呈現出相同大小的像，我們會自然地判斷出距離遠的那個物體尺寸更大;二是，蓬佐錯覺圖中，兩條黃線大小相同、在視網膜上成像相等，但我們的大腦根據直線透視原理，會認為上面的黃線更遠，因此根據日常直覺，會判斷出它比下面的黃線更大。反饋的綜合結果就是，在我們看來，上面的黃線顯得又長又寬。

在觀測天空時，還有另一個心理現象：我們會很自然地認為天空像個倒扣的碗(天圓地方)，并且地平線比頭頂距離更遠。所以我們會不自覺地認為地平線上的月亮要比頭頂的月亮更遠一些，由于它和頭頂的月亮在視網膜上成像相等，再加上“蓬佐錯覺”，我們就會很自然地認為地平線上的月亮更大。而恰恰相反的是，月亮越高反而越大。這是因為對于觀測者而言，月亮居于頭頂要比月亮在地平線近了差不多一個地球半徑。只是由此導致的月球視直徑的變化很小，人眼根本無法察覺。

“超級月亮”難得一見？

當月亮處于近地點時，又恰逢滿月，就是人們俗稱的“超級月亮”，此時確實是觀賞月亮的天賜良機。于是我們經常看到“××年來最大的‘超級月亮’”等之類的報道。不過在天文學家看來，其中大部分都是噱頭甚至“文字游戲”。

根據月相的變化周期(稱為朔望月，平均長度為29.53059日)，以及月球經過近地點的周期(稱為“近點月”，平均長度為27.55455日)，可以看出“超級月亮”也是個周期性事件，而且周期并不算長，為413天左右(約等于15個近點月和14個朔望月)。也就是說，每14次滿月中，就會有一次“超級月亮”，并不是什么稀罕事兒。

為什么這種說法會在媒體上頻繁出現呢?原因在于月球的運動非常復雜，每次“超級月亮”的大小也有細微的差別，“超級月亮”似乎也沒錯，卻足以吸引大家的眼球。

以朔望月為例，它的長短由日、地、月三者的相對位置決定，并不是一個常數，而是在29.27日到29.83日之間變動。而月球繞地公轉的軌道也不是簡單的橢圓，不但近地點在移動、偏心率在0.026到0.077間變動，就是軌道面本身也在擺動。所以盡管每過大約413天會有一次滿月最接近近地點，但是這個滿月時刻也不可能和過近地點的時刻嚴格相符，每次都會有一定差別，因此我們每次看到的超級月亮也就有大有小。關鍵在于，天文學家已經算出，每次“超級月亮”的視直徑變化只在幾個角秒之內，變化幅度不超過0.3%，甚至遠小于在不同地點所見到的月亮大小的差別，我們肉眼根本無法察覺。

(作者系北京天文館研究員李 鑒)

關鍵詞： 中秋佳節賞月