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超级月亮是怎样“炼”成的

 大科技杂志社 2019-11-08

有些时候,月亮看起来特别大。很可能你看到的是超级月亮,那么——

超级
月亮还真有!

我们知道,月亮有阴晴圆缺,月亮转一圈大约需要28天,一般情况,看到满月,我们的心情会有些激动,但我们很少注意到月亮的大小和亮度有什么变化。有时感觉有变化,也认为是天气的晴朗程度不同造成的,或者月亮位于地平线附近就看上去偏大,而月中天时就偏小。

其实,剔除天气因素以及地平线因素影响,不同日子里,同样是万里无云的月中天,月亮的大小和亮度看上去还是不同的,只是我们一般人没有留心观测过而已。月亮的直径看上去最大的时候比最小的时候要大14%左右,面积要大约30%,亮度也要亮约30%。上面所说的超级月亮,就是看上去最大的时候的月亮。

对于月亮和地震的关系,专家普遍认为,超级月亮虽然会对地球有更大一些的潮汐引力,但地震的发生与超级月亮的关系不大,地震主要是地球内部能量积聚造成的,超级月亮增加的那一点儿潮汐力根本是杯水车薪,无济于事。

地月
关系太复杂

那么,什么时候月亮会变成超级月亮呢?这就牵扯到月亮的运行规律了。

对于月亮的运行,大多数人只知道月亮在围绕地球转,其实月亮的运动还是很复杂的。月亮总以一面对着地球,好像在与地球面对面聊天,一边聊天一边转动。而且月亮并不是围绕地球的中心转动,而是围绕地面下约1700千米处的一个点(地月共同的质心)转动,这个点距离地球的中心还有约4700千米。此外,月亮的转动轨道并不是圆形的,而是略有些扁的椭圆轨道,地球位于这个轨道的焦点上,因此月亮每旋转一圈,它距离地球就有个最近(近地点)和最远(远地点)的距离。

更为复杂的是,月亮的轨道面不在地球的赤道面内,也不在地球公转轨道面(黄道面)内,而是与黄道面有个5.1度的夹角。如果把黄道面比作海平面的话,那么地球则像球形航母一样“歪着身子”在海平面上围着太阳“小岛”“打转”,而月亮则像地球“航母”释放出的水空两栖的飞行器,时而潜入海面之下,时而又冒出水面;像飞碟一样飘离水面,之后又落到水面并下潜……如此这般,循环往复,但始终不离开地球“航母”。

在大约一个月的时间里,月亮会有两次位于“海面”上(冒出水面和落到水面),每当这时,如果恰逢地球挡住了来自太阳“小岛”的光线,则会出现月食,如果它挡住了太阳“小岛”射到地球上的光线,则会出现日食。

不仅月亮在围着地球转,而且月亮的轨道也在围着地球转,这意味着:在地球“航母”上的人看来,月亮冒出“水面”的位置每个月都在变,一般8年多时间,月亮冒出“水面”的位置能围观察者转一圈。同样道理,月亮落到“水面”的位置以及月亮距离地球最近的位置也是这样在转。因此月亮的近地点和远地点相对于地球一直都在变动。

而且月亮位于近地点处时,还不一定距离地球最近!这是因为太阳的引力也会影响月亮与地球之间的距离,当地月日三体几乎处于一条线上时,太阳的引力会进一步拉近地月的距离,如果这时恰逢月亮处于近地点上,太阳进一步地拉近,会让地月间距离比正常的近地点还小约1万千米。要知道距离地球越近,月亮看起来就会显得越大。那么这个时候,距离地球最近的超级月亮就出现了!

一个
神奇的周期

由于月亮轨道的转动,下个月近地点的位置变了,地月日就不在一条线上了。要想再出现超级月亮,就需要等下次凑巧的机会,这需要等多久呢?

地月日在一条线上时,都是满月或新月(月牙出现前的月亮)的时候,而这种盈亏的周期是29.53天,月亮由近地点再转回到近地点所需要的时间为27.55天,这两个条件同时凑到一起的最少时间间隔是6585天,合18年零10天(或11天,看闰年次数而定),这就是超级月亮出现的周期。

为什么月亮盈亏的周期与月亮近地点的周期不同呢?

其实月亮转一圈所用的实际时间是27.32天,但由于月亮围绕地球转动的同时,地球还在围绕太阳转,月亮要想被地球上的人看到同样的那张脸,还需再向前追一点才行,于是这次满月到下次满月的时间间隔就稍多于月亮实际转一圈的时间,是29.53天。又由于月亮的轨道也在转动,与月亮旋转的方向是一个方向(在地球北极上空观察,都是逆时针转动),那么当月亮一圈转完时,发现自己的轨道近地点还在前面一点,于是还需要向前再转一点才能抵达此次的轨道近地点,于是月亮近地点周期就比实际转一圈的时间也长了一点,是27.55天。

由于月亮轨道与月亮的旋转同方向,月亮与黄道面相交的时间间隔却比转一圈的时间少了一点,是27.21天,而日月食都是出现在月亮与黄道面相交的时候。

有趣的是,这几个周期都可以通过乘以一个整数与上述的6585天相等。于是6585天不只是超级月亮出现的周期,还是日食和月食出现的周期,这就是著名的“沙罗周期”。例如,2009年7月22日在中国出现日全食,那么加上沙罗周期可能等到2027年8月2日,才会在中国再出现日全食。

由此可见,仅是地月日三个天体的关系就有这么复杂,宇宙中这么多天体,它们之间的关系又该是多么复杂和微妙啊!

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