中秋佳節(jié) 用科學(xué)的目光賞月

圖中黃線其實(shí)大小相同，是什么欺騙了我們的眼睛？

又到一年中秋佳節(jié)。自古以來人們就有中秋賞月的習(xí)俗，也流傳下來許多膾炙人口的賞月詩(shī)篇。每當(dāng)農(nóng)歷十五、十六之際，人們就會(huì)想起那句耳熟能詳?shù)摹叭擞斜瘹g離合，月有陰晴圓缺”。中秋賞月是因?yàn)槟菚r(shí)月亮最大嗎？每個(gè)人觀測(cè)到的月亮大小一樣嗎？事實(shí)上，天行有常，這些人們?cè)谫p月時(shí)的疑問都有著科學(xué)的解答。

中秋節(jié)的月亮最大嗎？

這是一個(gè)最常見的“誤會(huì)”。我們知道，一年之中會(huì)出現(xiàn)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(guī)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(duì)中秋的月亮寄托了更多的情感，但月亮還是那個(gè)月亮，并無任何不同。

月亮確實(shí)會(huì)有大有小，但這是因?yàn)樵铝恋囊曋睆脚c它到觀測(cè)者的距離有關(guān)。月球是在一個(gè)橢圓軌道上圍繞地球公轉(zhuǎn)的。月球距離地球最近可達(dá)363300千米，最遠(yuǎn)可達(dá)405500千米。當(dāng)月球位于近地點(diǎn)附近時(shí)，視直徑達(dá)到最大的33'26''；而當(dāng)月球運(yùn)行到遠(yuǎn)地點(diǎn)附近時(shí)，視直徑會(huì)減小到29'22''左右。這種月地距離的變化導(dǎo)致月球視直徑的變化，與在遠(yuǎn)地點(diǎn)相比，近地點(diǎn)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(dāng)月亮位于公轉(zhuǎn)軌道的近地點(diǎn)時(shí)，它的確是最大的。如果此時(shí)恰逢滿月，我們就會(huì)見到經(jīng)常見諸報(bào)端的“超級(jí)月亮”。

不同地區(qū)看到的月亮一樣大嗎？

地月距離會(huì)導(dǎo)致月球大小的不同，那在地球不同緯度觀測(cè)月球，會(huì)產(chǎn)生大小不同的觀感嗎？這其實(shí)是一種“蓬佐錯(cuò)覺”?！芭钭翦e(cuò)覺”是一種視錯(cuò)覺（又稱“鐵軌錯(cuò)覺”），最早由意大利心理學(xué)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(zhǎng)，而其實(shí)二者完全一樣。原因有二：一是人們的日常直覺。如果遠(yuǎn)近不同的兩個(gè)物體在視網(wǎng)膜上呈現(xiàn)出相同大小的像，我們會(huì)自然地判斷出距離遠(yuǎn)的那個(gè)物體尺寸更大；二是，蓬佐錯(cuò)覺圖中，兩條黃線大小相同、在視網(wǎng)膜上成像相等，但我們的大腦根據(jù)直線透視原理，會(huì)認(rèn)為上面的黃線更遠(yuǎn)，因此根據(jù)日常直覺，會(huì)判斷出它比下面的黃線更大。反饋的綜合結(jié)果就是，在我們看來，上面的黃線顯得又長(zhǎng)又寬。

在觀測(cè)天空時(shí)，還有另一個(gè)心理現(xiàn)象：我們會(huì)很自然地認(rèn)為天空像個(gè)倒扣的碗（天圓地方），并且地平線比頭頂距離更遠(yuǎn)。所以我們會(huì)不自覺地認(rèn)為地平線上的月亮要比頭頂?shù)脑铝粮h(yuǎn)一些，由于它和頭頂?shù)脑铝猎谝暰W(wǎng)膜上成像相等，再加上“蓬佐錯(cuò)覺”，我們就會(huì)很自然地認(rèn)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?yàn)閷?duì)于觀測(cè)者而言，月亮居于頭頂要比月亮在地平線近了差不多一個(gè)地球半徑。只是由此導(dǎo)致的月球視直徑的變化很小，人眼根本無法察覺。

“超級(jí)月亮”難得一見？

當(dāng)月亮處于近地點(diǎn)時(shí)，又恰逢滿月，就是人們俗稱的“超級(jí)月亮”，此時(shí)確實(shí)是觀賞月亮的天賜良機(jī)。于是我們經(jīng)?？吹健啊痢聊陙碜畲蟮摹?jí)月亮’”等之類的報(bào)道。不過在天文學(xué)家看來，其中大部分都是噱頭甚至“文字游戲”。

根據(jù)月相的變化周期（稱為朔望月，平均長(zhǎng)度為29.53059日），以及月球經(jīng)過近地點(diǎn)的周期（稱為“近點(diǎn)月”，平均長(zhǎng)度為27.55455日），可以看出“超級(jí)月亮”也是個(gè)周期性事件，而且周期并不算長(zhǎng)，為413天左右（約等于15個(gè)近點(diǎn)月和14個(gè)朔望月）。也就是說，每14次滿月中，就會(huì)有一次“超級(jí)月亮”，并不是什么稀罕事兒。

為什么這種說法會(huì)在媒體上頻繁出現(xiàn)呢？原因在于月球的運(yùn)動(dòng)非常復(fù)雜，每次“超級(jí)月亮”的大小也有細(xì)微的差別，“超級(jí)月亮”似乎也沒錯(cuò)，卻足以吸引大家的眼球。

以朔望月為例，它的長(zhǎng)短由日、地、月三者的相對(duì)位置決定，并不是一個(gè)常數(shù)，而是在29.27日到29.83日之間變動(dòng)。而月球繞地公轉(zhuǎn)的軌道也不是簡(jiǎn)單的橢圓，不但近地點(diǎn)在移動(dòng)、偏心率在0.026到0.077間變動(dòng)，就是軌道面本身也在擺動(dòng)。所以盡管每過大約413天會(huì)有一次滿月最接近近地點(diǎn)，但是這個(gè)滿月時(shí)刻也不可能和過近地點(diǎn)的時(shí)刻嚴(yán)格相符，每次都會(huì)有一定差別，因此我們每次看到的超級(jí)月亮也就有大有小。關(guān)鍵在于，天文學(xué)家已經(jīng)算出，每次“超級(jí)月亮”的視直徑變化只在幾個(gè)角秒之內(nèi)，變化幅度不超過0.3%，甚至遠(yuǎn)小于在不同地點(diǎn)所見到的月亮大小的差別，我們?nèi)庋鄹緹o法察覺。(李鑒)