圖中黃線只不過大小完全相同,是什么愚弄了我們的眼睛?身邊的天文學(xué)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篇。每當(dāng)農(nóng)歷十五、十六之際,人們就不會回想那句耳熟能詳?shù)摹叭擞斜瘹g離合,月有陰晴圓補”。
中秋賞月是因為那時月亮僅次于嗎?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惑都具有科學(xué)的答案。中秋節(jié)的月亮僅次于嗎?這是一個最少見的“誤會”。我們告訴,一年之中不會經(jīng)常出現(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,與其他月份比起并無類似。
只不過由于歷史文化的原因,人們對中秋的月亮竭盡了更加多的情感,但月亮還是那個月亮,并無任何有所不同。月亮顯然不會有大有小,但這是因為月亮的視直徑與它到觀測者的距離有關(guān)。月球是在一個橢圓軌道上環(huán)繞地球馬克斯·沃夫的。月球距離地球最近平均363300千米,更遠(yuǎn)平均405500千米。
當(dāng)月球坐落于近地點附近時,視直徑超過僅次于的33'26'';而當(dāng)月球運營到近地點附近時,視直徑不會增大到29'22''左右。這種月地距離的變化造成月球視直徑的變化,與在近地點比起,近地點月亮的視直徑要大上大約14%,面積大了大約30%,月亮大小差異大自然顯著。
所以當(dāng)月亮坐落于馬克斯·沃夫軌道的近地點時,它的確是僅次于的。如果此時正逢滿月,我們就不會看到常常見諸報端的“超級月亮”。
有所不同地區(qū)看見的月亮一樣大嗎?地月距離不會造成月球大小的有所不同,那在地球有所不同緯度觀測月球,不會產(chǎn)生大小有所不同的觀感嗎?這只不過是一種“蓬佐錯覺”?!芭钭翦e覺”是一種視錯覺(又稱“鐵軌錯覺”),最先由意大利心理學(xué)家馬里奧·蓬佐解釋。如上圖右圖,圖中的兩條黃色線段,怎么看都感覺上面那條更長,而只不過二者幾乎一樣。原因有二:一是人們的日常直覺。
如果遠(yuǎn)近有所不同的兩個物體在視網(wǎng)膜上呈現(xiàn)完全相同大小的像,我們不會大自然地辨別出有距離遠(yuǎn)的那個物體尺寸更大;二是,蓬佐錯覺圖中,兩條黃線大小完全相同、在視網(wǎng)膜上光學(xué)大于,但我們的大腦根據(jù)直線投影原理,不會指出上面的黃線更加近,因此根據(jù)日常直覺,不會辨別出有它比下面的黃線更大。對系統(tǒng)的綜合結(jié)果就是,在我們顯然,上面的黃線變得又寬又長。在觀測天空時,還有另一個心理現(xiàn)象:我們不會很大自然地指出天空像個壓碎的碗(天圓地方),并且地平線比頭頂距離更加近。
所以我們不會不心態(tài)地指出地平線上的月亮要比頭頂?shù)脑铝粮咏恍?,由于它和頭頂?shù)脑铝猎谝暰W(wǎng)膜上光學(xué)大于,再行再加“蓬佐錯覺”,我們就不會很大自然地指出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,月亮居住于頭頂要比月亮在地平線將近了差不多一個地球半徑。只是由此造成的月球視直徑的變化較小,人眼根本無法察覺到。
“超級月亮”難得?當(dāng)月亮正處于近地點時,又正逢滿月,就是人們又稱的“超級月亮”,此時顯然是觀看月亮的天賜良機。于是我們常??匆姟啊痢聊陙韮H次于的‘超級月亮’”等之類的報導(dǎo)。
不過在天文學(xué)家顯然,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(稱作朔望月,平均值長度為29.53059日),以及月球經(jīng)過近地點的周期(稱作“將近點月”,平均值長度為27.55455日),可以顯現(xiàn)出“超級月亮”也是個周期性事件,而且周期并遠(yuǎn)比寬,為413天左右(相當(dāng)于15個將近點月和14個朔望月)。也就是說,每14次滿月中,就不會有一次“超級月亮”,并不是什么稀奇事兒。
為什么這種眾說紛紜不會在媒體上頻密經(jīng)常出現(xiàn)呢?原因在于月球的運動非常復(fù)雜,每次“超級月亮”的大小也有微小的差異,“超級月亮”或許也到底,卻不足以更有大家的眼球。以朔望月為事例,它的長短由日、地、月三者的比較方位要求,并不是一個常數(shù),而是在29.27日到29.83日之間變動。而月球繞行地馬克斯·沃夫的軌道也不是非常簡單的橢圓,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轉(zhuǎn)動。所以盡管每過約413天會有一次滿月最相似近地點,但是這個滿月時刻也不有可能和過近地點的時刻嚴(yán)苛吻合,每次都會有一定差異,因此我們每次看見的超級月亮也就有大有小。
關(guān)鍵在于,天文學(xué)家早已算數(shù)出有,每次“超級月亮”的視直徑變化只在幾個角秒之內(nèi),變化幅度不多達(dá)0.3%,甚至近大于在有所不同地點所看到的月亮大小的差異,我們?nèi)庋鄹緹o法察覺到。
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