冬夜徜徉月球北极《一》

穿上外套，架起望远镜，让我们在月球浩瀚的北极中观测毫无人迹的环形山和月球海，做一名月球极地探索者。

满月在美国明尼苏达州德卢斯附近的苏必利尔湖冰钓者的上方徐徐升起。

一月份通常是一年中最寒冷的月份，有些晚上比北极还冷，过去几天那里的气温一度在摄氏零下29°左右浮动（华氏零下20°）。这预示着我们可以开启北国风光之旅了，没有什么比从月球开始探索更好了！

月球以恒定速率自转，但因为它以椭圆轨道环绕地球，其距离和速度会发生变化，这导致月球的自转有时快于轨道运动速率，而有时落后于轨道速率。恒速的自转和不匀速的轨道运动之间存在差异，使得地球上的人们有时可以看到月面东西边界之外的一段狭窄边缘区— —这些平时背向地球的区域占据了多达± 8 °的月球经度。

由于其倾斜的轨道和倾斜的自转轴，月亮像是在''点着头''靠近和远离地球（上图），这种现象叫做纬天平动。它也从一边摇摆到另一边，这叫做经天平动。由于天平动，我们随着时间的推移可以看到总共59%的月球表面。图中所示的满月对应2017年 1 月 12日 和 7 月 8 日 （顶部） 和以及2017年2 月 10 日和 8 月7日（底部）的情况，尺寸代表月球的相对大小。

由于经天平动的影响，月亮在一个月内似乎在慢慢摇着头说“不”。同时，它也在点头说''是''，向地球观测者多展示了6.6 °的月面区域。这是因为它的轨道相对黄道倾斜 5.1 °，自转轴沿垂直方向倾斜1.5°，由此可知5.1° + 1.5° = 6.6°。由于纬天平动，我们可以瞥见极地以外，可以说，稍稍背向地球的边界;两星期后我们还会瞥见更深的南极地区。

这是一个月的月球观测模拟，展示了经天平动与纬天平动。同样我们还能看到不同的月相，以及地月距离的变化造成的月亮视觉大小变化。

在一个月的时间里，经天平动和纬天平动这两个因素使月球看起来摇摆不定，因此1月10号出现了最大“北部曝光”，3天后的13号又出现了最大“东部曝光”。（另外东部是指月球东部，与天空上的东部相反。）两个日期都恰好与1月12日北京时间19：34（世界时11：34）的满月时间吻合。

但是我们何必在地势平坦，明亮无影的满月期间探索月球北极呢？因为其实它并不是毫无阴影！本月，月球北部边界的环形山和其他特征将在满月前、中、后投下阴影，这是月球倾斜的轨道和盘旋于北方的明暗界线导致的。

笔者一直着迷从上弦到满月再到下弦时月球的明暗交界是如何变化方向的。当月球位于黄道附近时，变化就是对称的。阴影在月球西侧消失，在南北两极再现，然后移动到东方，缩减了月球东部边缘。

月亮在本周开始时位于黄道南部（4°-5°），明暗交界继续向月球北部边界“一直滚动“下去，从西向东移动。与此同时，月面南部边缘依旧模糊无阴影。月球远离黄道时的满月将展示出细微的月影 （北部明暗交界）。同样，我们的月亮在满月时处在黄道的北边，明暗交界的运动使月面南边缘变暗。

南北美洲的望远镜观测者，尤其是在西部的观测者，在1月11日星期三晚上可以看到明暗界线巧妙地遮掩了月球西方边界，之后在12日黎明遮住了北方边界。每当看到明暗界线围绕边界潜行时笔者总是觉得很兴奋，好像影子走了“捷径“回到了月球东边。

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