仰望夜空时，我们到底在仰望什么

本文转自：人民网-科普中国

今天，我们迎来农历正月十五元宵节。如果你所在的地区天气晴朗，今夜大概率会看到一轮明亮的满月。每到这个时候，总有人问：元宵节的月亮，是不是一年里“最圆”的那一次？今年元宵节是“十五的月亮十六圆”吗？今天我们就一起来聊聊月相变幻的奥秘。

月亮为何有阴晴圆缺？

在传统文化中，“月圆”意味着团聚与圆满。但从天文学的角度看，它其实只是一个空间位置问题——太阳、地球和月球在轨道上恰好排成近似一线。理解这一点，并不会削弱节日的意味，反而会让我们更清楚，自己正在仰望的究竟是什么。

月球本身并不发光，我们看到的光全部来自太阳。可以做一个简单的想象：太阳在一侧，地球在中间，月球运行到地球背对太阳的一侧。当三者几乎排成一条直线时，太阳光正面照亮月球朝向地球的那一面，于是我们看到完整明亮的月面。天文学上把这一刻称为“望”，也就是满月真正发生的时刻。从一次满月到下一次满月，平均大约29.5天，这个周期叫“朔望月”。不过，月球绕地球转一圈其实只需要约27.3天。

为什么会多出两天多？原因很简单——在这段时间里，地球也在绕太阳公转。当月球转完一圈时，太阳在天空中的位置已经改变，它还需要再“追”上一点角度，才能再次形成接近对齐的状态。因此，我们看到的满月间隔会比月球真正绕地球一周略长一些。所谓“最圆”，只是太阳光照射角度达到最大化的那一瞬间。这个瞬间可能发生在白天，也可能在凌晨，我们在农历十五看到的月亮，通常是“非常接近圆”，但未必精确落在几何极值的那一刻。

今天，月亮最圆（望）将出现在3月3日19时37分37秒，并且从2024年到2026年连续三年的元宵月，均是“十五的月亮十五圆”。在北京这样的城市环境中，如果空气透明、没有明显霾污染，满月其实很容易观测。在透明大气条件下，满月的视星等约为−12.7等。作为比较，夜空中最亮的恒星大约−1等左右，亮度差距达到上万倍。换句话说，光污染对满月的影响并不明显。真正限制观测质量的，是大气的稳定程度。空气湍流会让月缘轻微抖动，使细节变得模糊，这是所有地基观测都会遇到的问题。若视宁度良好，即便使用小口径望远镜，也能看到第谷环形山向外辐射的纹理，或沿着月面晨昏线观察起伏的地形阴影。

圆月与“血月”的邂逅：错过一次，再等46年？

今年元宵佳节巧遇“天文奇观”——月全食，这也是我国境内2026年全年唯一一次的月全食。因月全食时“色赤如血”且较为罕见，红色的月亮自古以来便引发人们的关注。更幸运的是，此次我国大部分地区处于可见范围内，其中东部地区观测条件更佳，可在傍晚时分见证月亮升起时的“血月”景象，中西部地区则能观测到“血月”的部分阶段。

当月球进入地球的本影区，本来应该完全变暗，但地球有大气层。太阳光穿过地球边缘的大气时，蓝光更容易被散射，红光则更容易穿透并被折射进入地球阴影内部，于是月面呈现出暗红或铜红色。从物理图景上看，这相当于地球边缘所有正在经历日落和日出的地区，把经过滤的红色光线共同投射到月球上。月食期间月亮颜色的深浅，还会受到大气中尘埃和气溶胶含量的影响。例如大型火山喷发之后，月全食往往更暗、更偏棕红色。

不过，月全食并不是每次满月都会发生。由于月球轨道相对于地球公转轨道有约5度的倾角，大多数情况下，满月时月球都会从地球影子上方或下方掠过。只有当满月恰好发生在轨道交点附近时，地、月、日三者才能真正对齐。所以，下一次我们想要赶上元宵节与红月亮的同框，就要到2072年的3月4日了。

公众还常把满月和“超级月亮”联系在一起。“超级月亮”并不是严格的天文学术语，而是一种传播语境中的称呼。月球绕地球运行的轨道是椭圆形的，近地点距离地球约36万公里，远地点约40万公里。当满月发生在距离地球小于约36万公里的近地点附近时，通常会被称为“超级月亮”。此时月亮的视直径比远地点满月大约14%，亮度高约30%。听起来差距不小，但如果没有参照对比，肉眼其实很难明显区分。至于月亮在地平线附近显得更大，那更多是一种视觉参照效应，而不是它真的突然变大。

从更长的时间尺度来看，月球绕地球运行已经超过40亿年。地月系统通过潮汐相互作用交换角动量，地球自转正在缓慢减慢，而月球以每年约3.8厘米的速度远离地球，这一数值可以通过激光测距精确测量。今夜如果你在北京仰望满月，你看到的是一束约8分钟前离开太阳的光，经过约1.3秒飞行抵达月面，再被反射回地球。这是一条跨越约1.5亿公里（即地日平均距离量级）的光学路径，在稳定的引力框架中完成太阳—月球—地球的传播。

在宇宙尺度上，月圆只是轨道几何的周期结果，红月只是大气散射的光学现象。但在人类尺度上，我们选择在这样的时刻相聚。科学解释现象，而我们赋予它意义。

作者：苟利军 中国科学院国家天文台研究员，中国科学院大学教授

策划：阎冬 战记