月相的成因及其變化規(guī)律

1、月相的成因及其變化規(guī)律rq球萬古不息地圍繞著地球運(yùn)動(dòng),而地球又帶的月亮永恒地圍繞著太陽 R 運(yùn)動(dòng)。通常人們粗略地將月球圍繞地球的運(yùn)動(dòng)看作為圓周運(yùn)動(dòng)，實(shí)際 上月球是以橢圓軌道逬行繞地球運(yùn)動(dòng)的，它離地球最遠(yuǎn)時(shí)約406699千米， 最近約356399千米，平均約38萬千米，這一距離大約相當(dāng)于地球直徑的 30倍，或者說月球圍繞地球運(yùn)行的軌道，其平均直徑大約可以排列60個(gè)地 球，而軌道的周長大約為240萬干米。月亮在這樣長的軌道上運(yùn)行一周所需 要的時(shí)間，等同于地球上的27 B 7時(shí)43分11.47秒,這一時(shí)間稱為"恒星 月",或者說需要2360591秒，它在這條軌道上的運(yùn)行的平均速度

2、大約為每 秒1017米。在太陽系中，可以把地球和月球當(dāng)作一個(gè)系統(tǒng)來看待，地球和月亮的公共 質(zhì)心圍繞太陽作橢圓運(yùn)動(dòng)(公轉(zhuǎn))，這一質(zhì)心離地心約4660千米,或者說在 地面下1700干米左右，并與月亮在相同的一邊。月球圍繞地球作平面橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，不過嚴(yán)格地來說，月球并不是圍繞 地心進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)，而是圍繞地球與月球的公共質(zhì)心作圓周運(yùn)動(dòng)。月球圍繞 地球運(yùn)行有幾個(gè)顯著特點(diǎn)：(1)月亮圍繞地球所走的橢圓，在它的平面里不 是固定的，這個(gè)橢圓繞著地球，在它平面里沿正方向即月亮運(yùn)行的方向而運(yùn) 行。這個(gè)橢圓的長軸在3232日或8年零310日里轉(zhuǎn)一周。(2 )月亮繞地球 運(yùn)行的軌道(即白道)不在地球繞太陽運(yùn)行的黃道平

3、面里，正因?yàn)檫@樣，所 以不是每逢新月就有日食，每逢望就有月食。白道的平面和黃道的平面相交 成5度多的交角。這兩個(gè)平面的交線叫交點(diǎn)線。這條交點(diǎn)線也不是固定的， 每一個(gè)交點(diǎn)在18年224日內(nèi)沿相反方向，在黃道上轉(zhuǎn)動(dòng)一周。(3 )黃道和 白道兩平面的交角也在變化，這一交角的平均值是5度8分48秒，常在極 小5度0分1秒和極大值5度17分35秒之間擺動(dòng),周期為173天。月球 和地球又分別繞它們各自的質(zhì)心進(jìn)行自轉(zhuǎn)。由于月球自轉(zhuǎn)的周期恰好等于它繞地球公轉(zhuǎn)的周期，我們在地球上永遠(yuǎn) 只能看到月球的一面，稱為月球正面，另外半個(gè)球總是背向地球，即月球背 面；但是，人們看到的月球并不止50% z由于月球的天平動(dòng)，累

4、積起來，人 們從地球上實(shí)際可以觀測到月球整個(gè)表面的59%。由于地球的自轉(zhuǎn)，我們每天可以看到月球的"東升西落"，不過月亮每 天升起時(shí)間都比前一天平均推遲50分鐘。這是因?yàn)樵诘厍蛏夏骋稽c(diǎn)某一時(shí)刻 看到月球升起后，當(dāng)?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)一周時(shí)（第二天同一時(shí)刻），因月亮圍繞地球運(yùn) 動(dòng)已經(jīng)離開了原來的位置,圍繞地球向東運(yùn)行了約13度，因此地球要再自轉(zhuǎn) 約13度，即約50分鐘后才能看到月亮，因此月亮升起時(shí)間平均每天推遲50 分鐘。此外，由于地月幾何關(guān)系的原因，在地球上觀看月球起落的時(shí)間是不 同的。月球除了繞地球公轉(zhuǎn)夕卜，本身還在自轉(zhuǎn)。月球自轉(zhuǎn)的周期恰好等于它繞 地球公轉(zhuǎn)的周期，即27天7小時(shí)43分

5、11.47秒，因此，任何時(shí)間,我們在 地球永遠(yuǎn)只能看到月球的一面，另外半個(gè)球總是背向地球，所以我們看到的 月球表面總是相同的。由于月球的天平動(dòng)，累積起來，人們從地球上可以觀 測到月球整個(gè)表面的59%。這是由于月球的軌道是一個(gè)傾斜的橢圓形軌道， 它在不同的軌道位置面向地球的一面稍有不同的緣故。既然月球永遠(yuǎn)只以一面面向地球，如果不假思索,可能以為這表明月球 不自轉(zhuǎn)。其實(shí)不然。為了說明這個(gè)現(xiàn)象，我們可以想像在月面上某點(diǎn)畫一垂 直于表面的箭頭。如果月球不自轉(zhuǎn)，在月球繞地球運(yùn)行的過程中，箭頭始終 指向空間同一方向，這樣我們就可以很容易地發(fā)現(xiàn)，月面的各部分將依次朝 向地球，我們應(yīng)該能看到月球的背面，顯然這

6、種情況從來沒有而且也永遠(yuǎn)不 會(huì)發(fā)生。所以，只有在月球的自轉(zhuǎn)和繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期相等、方向相同（都 是反時(shí)針方向）的情況下，月球才能永遠(yuǎn)以同一面朝著地球。如果月球按順 時(shí)針方向自轉(zhuǎn)，即使和繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期相等，在地球上也能看到月面的各 部分。因此，月球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間，等于一個(gè)恒星月，而月球上的一晝夜等 于一個(gè)朔望月。由于月球自轉(zhuǎn)，因此在月球上也像地球一樣有白天和黑夜之分。月球自 轉(zhuǎn)一周的時(shí)間等于一個(gè)恒星月，因此月球上的一天（個(gè)晝夜）的時(shí)間大約 相當(dāng)于地球的1個(gè)月。月球但可一個(gè)地方一個(gè)白天的時(shí)間相當(dāng)于地球的近14 天，黑夜的時(shí)間也大致相當(dāng)于地球的14天。宇宙的奧秘是無窮無盡的，探明宇宙的秘密一直是人

7、類永不放棄的夢想。作為中 學(xué)生,我們亦對此抱有濃厚的興趣。在廣闊無際的太空中,無疑,月球是距離地 球最近的天體,月相變化具有的周期性、規(guī)律性,在現(xiàn)實(shí)生活中是人們計(jì)量時(shí)間 的尺度之一。為了揭開月相變化的神秘面紗，加深對高中地理教材中"月相"這一課堂教 學(xué)重點(diǎn)知識(shí)的理解，同時(shí)也培養(yǎng)小組成員對地理的濃厚興趣，我們選擇這一課題, 目的是探究月亮圓缺變化的周期性規(guī)律，深刻理解月相產(chǎn)生機(jī)理、了解月相在現(xiàn) 實(shí)生活中所起的作用。在研究過程中,我們應(yīng)用了實(shí)地觀測法,查找資料法，計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)法， 取得了一些研究成果。在經(jīng)過一個(gè)月的實(shí)地觀察得出來的記錄材料中，我們經(jīng)過討論總結(jié)，得出以 下初步結(jié)

8、論：月相的變化以一個(gè)月為周期，具有規(guī)律性,其出現(xiàn)的地點(diǎn)與時(shí)間的 不同也表明月相的產(chǎn)生與太陽、地球的位置有一定的關(guān)系。帶看這個(gè)初步的結(jié)論,我們通過查閱參考書，網(wǎng)上搜索等途徑,獲得了大量 的關(guān)于月相的資料，使得我們的成果更具權(quán)威性。在老師的指導(dǎo)下,我們經(jīng)過總 結(jié)，整理,將月相變化的原因和規(guī)律總結(jié)如下：眾所周知，月球是一個(gè)不發(fā)光不透明的球體,全靠反射太陽光而發(fā)亮,隨看 月亮相對于地球，太陽的位置變化，就使它被太陽能照亮的一面，有時(shí)面向地球, 有時(shí)背向地球，有時(shí)面向地球的亮面部分大一些,有時(shí)小一些,這樣就出現(xiàn)了不 同的月相，如下圖：每當(dāng)月球運(yùn)行到太陽與地球之間，月球被太陽照亮的半球背對看地球時(shí)，人 們

9、在地球上就看不到月球，這一天稱為"新月"，也叫"朔日"，這時(shí)是農(nóng)歷初一。過了新月，月球順看地球自轉(zhuǎn)方向運(yùn)行,亮區(qū)逐漸轉(zhuǎn)向地球,在地球上就可 以看到露出一絲纖細(xì)銀鉤似的月球,出現(xiàn)在西方天空，弓背朝向夕陽,這一月相 叫"蛾眉月"，這時(shí)是農(nóng)歷初三、四。隨后,月球在天空里逐漸遠(yuǎn)離太陽,到了農(nóng)歷初七、八,半個(gè)亮區(qū)對看地 球，人們可以看到半個(gè)月亮（凸面向西），這一月相叫"上弦月"。當(dāng)月球運(yùn)行到地球的背日方向,即農(nóng)歷十五、十六、十七，月球的亮區(qū)全 部對看地球，我們能看到一輪圓月，這一月相稱為"滿月"，也叫&q

10、uot;望”。滿月過后，亮區(qū)西側(cè)開始虧缺，到農(nóng)歷二十二、二十三,又能看到半個(gè)月亮 （凸面向東），這一月相叫做"下弦月"。在這一期間月球日漸向太陽靠攏，半夜 時(shí)分才能從東方升起。又過四五天，月球又變成一個(gè)蛾眉形月芽，弓背朝向旭日，這一月相叫"殘 月"。當(dāng)月球再次運(yùn)行到日地之間,月亮又回到"朔"。月相就是這樣周而復(fù)始地變化看。如果用月相變化的周期（即一次月相變化 的全部過程）來計(jì)算，從新月到下一個(gè)新月,或從滿月到期下一個(gè)滿月,就是一 個(gè)"朔望月",時(shí)間間隔約29.53天，中國農(nóng)歷中一個(gè)月的長度，就是根據(jù)"朔

11、望月"確定的。月球是自西向東繞地球運(yùn)行的，相對于地球來說，上半月月球是背離太陽越 走越遠(yuǎn)。此時(shí)太陽在月球西方，月球西部被太陽照亮，所以這時(shí)月球的亮面朝西。 而下半月，月球是向看太陽越走越近，太陽在月球東方，月球東部被太陽照亮， 因此這時(shí)月球亮面朝東。隨著地球自西向東自轉(zhuǎn)，日、月東升西落，上半月月球自西向東朝遠(yuǎn)離太 陽方向運(yùn)動(dòng)。上弦月時(shí)日地與月地成直角，此時(shí)A點(diǎn)日出是6點(diǎn)，對于地球上的A點(diǎn)來說,再轉(zhuǎn)90°才見月出，于是月出就要12點(diǎn)，也就是月球比太陽遲升 后落5小時(shí)。同理上半月的蛾眉月、凸月、滿月分別遲升后落3小時(shí)，9小時(shí)、12小時(shí)。而下半月月球自西向東朝迎向太陽的方向運(yùn)動(dòng)。

12、下弦月時(shí)日地與月地 也成直角，A點(diǎn)日出6點(diǎn)，則對于A點(diǎn)來說,月出是零點(diǎn)，也就是月球比太陽 早升先落6小時(shí)，同理，下半月的滿月、凸月、蛾眉月比太陽分別早升先落12 小時(shí)、9小時(shí)、3小時(shí)。從上面的分析可知由于日、地、月三者位置不斷產(chǎn)生周 期性變化，所以月球同太陽出沒時(shí)差也產(chǎn)生周期性變化，出現(xiàn)了上半月月比日遲 升后落，下半月月比日早升先落的現(xiàn)象，也就是人們所說的農(nóng)歷上半月月亮上半 夜可見,農(nóng)歷下半月月亮下半夜可見。后記以上結(jié)論與計(jì)算機(jī)的模擬實(shí)驗(yàn)差不多吻合，在研究過程中，我們不可避免地 受到了天氣等因素的干擾，使研究結(jié)果有所誤差，但并不妨礙我們得出較為科學(xué) 的研究結(jié)論。在研究過程中，我們也收集到了許多

13、關(guān)于月球的資料,極大地豐富 了我們關(guān)于月球的知識(shí)，也算是個(gè)額外收獲。其中最有意思的發(fā)現(xiàn)是，月球的自轉(zhuǎn)周期與公轉(zhuǎn)周期是相同的。這是課本教 材上不曾有的知識(shí)。因此我們明白了為什么人們始終只能看到月球的同一個(gè)面， 直到20世紀(jì)70年代,人類從沒看到過月球的背面是什么樣子的原因。關(guān)于月球的形狀，我們了解到有一個(gè)概念叫月齡。所謂月齡或是用月數(shù)來表 示的，從新月時(shí)起算到各月相所經(jīng)過的時(shí)間，例如新月后3天12小時(shí)的月齡是 3.5 ,眉月的月齡是3、望月、滿月的月齡為15 ,知道了月齡,就能判斷月球的 形狀、出沒時(shí)刻及可見方向。使用雙筒望遠(yuǎn)鏡和天文望遠(yuǎn)鏡觀察月面時(shí),要細(xì)心觀測那些月面有缺邊的 月齡，經(jīng)過長時(shí)間的連續(xù)觀測,就可以發(fā)現(xiàn)即使是相同的月齡,缺邊的位置也不 盡相同。長時(shí)間地觀測月面,并且對邊緣部分的目標(biāo)進(jìn)行仔細(xì)的記錄比較,不難 發(fā)現(xiàn)月面有一種所謂的秤動(dòng)現(xiàn)象。多虧有了月球的秤動(dòng)，才使我們能夠看到59%的月球表面，月球背面的41% 只有繞到月球后側(cè)去觀測了。感想通過這次研究性學(xué)習(xí)，我們小組所有成員在加深了對"月相"這一文現(xiàn)象 理解的同時(shí),更重要的是