月球觀測指南

1、12第七單元 月 球 的 觀 測第七單元 月球的觀測對廣大天文愛好者來說，掌握月球的光學觀測，實為一技之本。 由測，比較容易獲得觀測成果，因此，月球觀測是進行天文普及教育的最生動、最真實的活動。于月球的視面大，表面清晰可辨，可觀測的項目多，而且通過認真的觀1609年伽利略發(fā)明了望遠鏡后，首先把望遠鏡指向了月球，就獲得了驚人的發(fā)現。過去，許多月面觀測都是由素質極高的天文愛好者來承擔的，其中不少人以此方面的成就躍居成為月面學家。第一節(jié) 觀測項目只要稍加仔細地觀看，我們就可以發(fā)現月亮每天都在發(fā)生著變化，其中最引人注目的就是月相的變化了。如果您進行更加深入的觀測的話，就會發(fā)現平常看上去都是一樣的月亮，

2、還有許多更有趣的變化。月球的運動月球每天都通過星空的哪個位置，一天當中大約要移動多少度，月球公轉一周大約需要多少天，這些您都注意過嗎？新月出現時，連續(xù)觀測三五天，在每天相同時刻觀測星座中月球的位置如何，把它記錄到星圖上去，看看會出現什么結果。最好是連續(xù)觀測一個月，從新月開始到滿月，再到下一個新月。如果遇到陰天或下雨天，少觀測了幾天也沒有關系。使用雙筒望遠鏡來觀測，可以詳細地研究月亮運動的情況。把月亮和月亮近處的星星的位置用圖記錄下來，堅持連續(xù)這樣觀測2-3小時，您就會發(fā)現月亮在以很快的速度移動著。分析您的觀測記錄，您就不難得出這樣的結論：從新月到下一個新月，約為29.5天，這個周期叫做朔望月；

3、月亮相對與恒星的移動速度為每天13多。除此之外，盡管您很盡力地去觀測了，還是會有相當多的月亮運動的現象是您所不能理解的，這就需要我們做更深入的觀測學習。月相的變化隨著月亮每天在星空中自西向東移動一大段距離，它的形狀也在不斷地變化，這種現象就叫做月相變化。月球本身是不發(fā)光的，只能靠反射太陽光才發(fā)亮。由于月球在繞地球轉的同時，又與地球一起繞太陽轉，所以月球相對于地球和太陽的位置在不斷地變化著。因此，月球被太陽照亮的一面就會有時向著地球，有時背著地球，有時部分向著地球，而且這部分有時大一些，有時小一些。月相變化就是這樣產生的。當每月的農歷初一時，我們看不見月亮，即新月，也叫“朔”。到農歷初二、三，我

4、們會看到一鉤彎月，這個月牙叫做娥眉月，當初七、八時，我們就可以看到半個月亮，也就是上弦月（凸邊向西）。農歷十五、十六的月亮為滿月，也叫“望”。滿月過后，到農歷的廿二、廿三，有只能看到半個月亮，即下弦月（凸邊向東）。再過一周，月亮又將回到朔的位置。如此往復，月月如此。關于月相，我們有一個概念叫月齡。所謂月齡，就是用日數來表示的，從新月時起算到各月相所經過的時間。例如，新月后3天12小時的月齡就是3.5，娥眉月的月齡是3，滿月的月齡為15等。只要知道了月齡，我們就能判斷月相及其出沒時刻和可見方向。使用雙筒望遠鏡和天文望遠鏡觀察月面時，一定要細心觀測那些月面有缺邊的月齡。經過長時間的連續(xù)觀測，我們就

5、可以發(fā)現即使是相同的月齡，缺邊的位置也不盡相同。另外，長時間地觀測月面，并且對邊緣部分的目標進行仔細的記錄與比較，我們不難發(fā)現月面有一種所謂的秤動現象。正是有了月球的秤動，我們才能夠看到59的月球表面。月面覽勝我們用肉眼可以看到，在天空中月亮的視大小和太陽差不多。月亮的直徑大小化成視場角約為0.5。然而，最優(yōu)秀的眼睛也只可以看到月球表面狀態(tài)圖。在月面狀態(tài)圖中，肉眼看到的只是那些較暗的部分，被稱為月海。以往，人們總把看到的月面形狀比作兔子、船或者女人的面孔。您能確認月面上的云海、濕海、雨海、汽海嗎？您能判斷出澄海、靜海、危海、酒海、豐富海嗎？您能否看到風暴洋中的哥白尼環(huán)形山嗎？請用您的肉眼觀測力

6、來挑戰(zhàn)一下吧！ 圖7.1 月面照片 圖7.2 月面地圖 天文望遠鏡的魅力最讓人感興趣的就是能看到月球的表面。用80倍的低倍率望遠鏡，您很快就可以看到月球的全貌，而且是耀眼明亮的月球表面。另外，當提高望遠鏡的觀測能力到最大倍率時，您可以感受到因大氣層影響而產生巨大振動的環(huán)形山的魅力。用天文望遠鏡觀測月亮時，您可以看到月面上的環(huán)形山，尤其是月亮缺邊附近的環(huán)形山顯得極其清清楚楚。這是由于在月亮缺邊附近，太陽光是斜照的緣故。由于月面色彩變化不明顯，如果太陽光從正面照射就不會有影子，月亮的凸凹不平就不容易被正確體驗。就像對人的面部進行攝影時，若把閃光從正面照射到面部，高高的鼻子也會被照成扁扁的。所以要觀

7、測月面上的某個對象，最好將觀測點選擇在缺邊附近。例如，要觀測哥白尼環(huán)形山，就要選擇月齡在8-10的缺邊月亮。為了更深入地觀測月面地形的全貌，應該連續(xù)觀測哥哥月齡的月亮。觀測月亮就如同到月亮上去旅行一樣。另外，要記著：在滿月時，我們可以看見太陽光全面照射下的環(huán)形山向四面八方發(fā)出的明亮的長線條，那就是輻射紋。這些只能在滿月時才能看到。月食的觀測當月球運行到望的位置時，地球正好位于太陽和月球之間，如果這三個星球恰巧或接近于一條直線上時，月球就會進入地球的影錐之內，此時地球背對著太陽那一面的地區(qū)正是黑夜，那里的人們就可以看到月食的發(fā)生。月食是否一定發(fā)生在十五呢？是的，月食必定發(fā)生在望日，即農歷的十五。

8、那么，是否每月的十五都有月食發(fā)生呢？當然不是，而且一年中發(fā)生月食的機會很少。這是因為白道面與黃道面有59的交角，不在同一平面內的緣故。白道和黃道的兩個交點，我們稱之為黃白交點。如果在望時，月球不在黃白交點附近，月球就不會被地球的影子所遮掩，進而就不會有月食發(fā)生。值得我們觀測的月食要數月全食和月偏食了。前者是月球完全進入到地球影錐的本影部分而發(fā)生的月全食；后者是月球只有部分掠過地球的本影而發(fā)生的月偏食。至于月球只進入地球影錐的半影區(qū)而發(fā)生的半影食，只是使月面少許暗了一些而已，觀測意義不大。月全食的時候，整個月面會變成紅銅色，但其明亮度則會有很大的區(qū)別。法國天文學家丹約翰給出了一個分5等級的目測標

9、準，如表7.1所示。表7.1 丹約翰的月全食目測標準等級月全食時月面亮度的目測基準0非常暗淡，幾乎看不見月球，尤其是食甚時完全看不見。1暗的月食，略有灰色或茶色，月面的細微部分不易辨認。2月面呈暗紅色，略帶灰色或茶色，影子中心有些暗色斑點，外側相當明亮。3磚色的明亮月食，影子中有明亮的灰色，有一段段的黃色帶。4銅色或帶紅的橙黃色，非常明亮，外側很亮，略有藍色。由于地球大氣層的影響，地球影錐的周邊相當模糊，因此，咱們很難像日食那樣把月食的初虧與復圓的時刻測得很準確。所以，我們在使用雙筒望遠鏡或天文望遠鏡，觀測地球遮住月面的火山口或某種特別地形的時候，要以盡量高的精度加以記錄，便可以得到很好的效果

10、。第二節(jié) 觀測要求 一、觀測儀器的選擇 這里所說的光學觀測，指的是通過天文望遠鏡的觀測。那么，用什么類型的天文望遠鏡觀測月球最理想呢? 首先談談對光學系統(tǒng)的要求。因為月球屬于有延伸面的天體，主要是觀測月面的細節(jié)，所以天文望遠鏡的分辨本領要強才行。分辨本領和望遠鏡的有效口徑有如下的關系：6140/D，D為有效口徑，以毫米表示。若要分辨月面1角秒的細節(jié)，望遠鏡的有效口徑最起碼得140毫米才行。當然，這也絕不只是一味追求望遠鏡的口徑大，聚光多，前提是要求望遠鏡光學系統(tǒng)能消除色差、球差和彗差。一般來說，較優(yōu)良的折射望遠鏡的物鏡都是由兩塊透鏡組成，目的就是為了消除這三種誤差。同時，折射望遠鏡的相對口徑通

11、常在1/151/20。而反射望遠鏡的相對口徑往往在1/3.51/5，比折射望遠鏡大。反射望遠鏡產生的儀器散射光也比折射望遠鏡大。因此，一般說來，折射望遠鏡比反射望遠鏡更適合月球觀測。施米特一卡塞格林式和馬克蘇托夫一卡塞格林式望遠鏡也適宜觀測月球。誠然，質量好，并且視場較小的反射望遠鏡也可以觀測月球。折射望遠鏡物鏡口徑不要小于5厘米，反射望遠鏡物鏡口徑不要小于10厘米。其次，對機械系統(tǒng)的要求，最好是有跟蹤的赤道裝置。只有這樣，才能進行上述各項系統(tǒng)觀測。第三，對目鏡系統(tǒng)的要求是應備有多種目鏡。目視觀測要定位繪圖，有十字絲裝置的目鏡較理想。如果有動絲測微器就更好了。 二、觀測地和天氣的選擇 為了盡量

12、獲得高清晰度的月面細節(jié)，最大限度地發(fā)揮天文望遠鏡的本領，觀測地點和天氣狀況的選擇是很關鍵的。 1、觀測地點：望遠鏡不要直接架在水泥地面上。尤其是夏季，水泥地面的氣流變化大。冬季也不要架在有雪水的地面上。觀測地要盡量減小外界的震動和煙塵的污染。最理想的是望遠鏡處在居高臨下，周圍或觀測方向上是草地、或水域、或泥土地的開闊區(qū)域。 2、天氣：一般說來，雨雪過后的晴天，大氣的透明度極佳，然而，寧靜度往往極差，這時拍下的月球照片，遠不如目視清楚。這就要觀測者根據本地小氣候的規(guī)律，掌握觀測時機。三、觀測方法 從前面所述觀測項目可以看出，我們主要觀測的是月面形態(tài)。為此，只介紹目視觀測。 目視觀測目的就是認識月

13、面環(huán)境，了解特殊結構，進而繪制月面圖。什么樣的月相最適宜目視觀測呢?人們往往迷戀于滿月的多姿，陶醉于它柔和的光輝。其實，這時通過天文望遠鏡觀測，它光強刺眼，細節(jié)完全不清，月相觀測最好的日子是弦月前后。這時月光撫媚，立體感很強，月面就像石膏藝術品一樣，呈現在觀測者面前。 目視觀測要選用多大的放大倍率目鏡呢？選擇目鏡主要考慮兩點：其一，選擇適當的放大倍率，而不是越大越好。我們知道，眼睛對目鏡視場內細節(jié)的分辨本領約為2角分。如果你要觀測月面1角秒的細節(jié)，必須把它放大到2角分以上才行。也就是要選用放大120倍以上的目鏡。從衍射理論看，只要能看清天體，望遠鏡就算發(fā)揮了最大本領。要想再追求高倍率也無濟于事

14、。而且，由于大氣抖動，要想看清02角秒以下的細節(jié)，那是根本不可能的。觀測月球最好的放大率為有效口徑的15-3倍的數值。顯然，望遠鏡的有效口徑越小，選用的放大率也相應的要低。其二，放大率越高，視場越小，視場越暗。一位月面學家說得好：“對月球的觀測，清晰比大小更有價值?！币虼?，每次觀測前，根據觀測目的，選用幾種目鏡試一試，然后從中再定。如果要繪圖，首先應定比例尺，畫出預定的月輪，繪出月面中央子午線和東西線。有條件的還要算出(或查出)月球的球面位置：月球自轉軸的方位角P，通過視面中央子午線的經度L0，視面中心的緯度B0。繪制時，要從靠近月輪中心區(qū)的特征開始。對一些重要細節(jié)結構，應用測微器測出位置和大

15、小。 目前天文學家已編制出幾種月面詳圖。天文愛好者們只有通過自己的觀測對月面的認識才會更深刻，更有意義。 這里講了一般的情況，關鍵還得通過自己的實踐，多練習，多總結，逐步積累觀測經驗，提高水平，不斷集聚成果。第3節(jié) 觀測報告（實例）月球表面的特征 一、用具與資料天文分冊中的月面圖、天文望遠鏡。 二、目的 認識月球表面的特征，諸如山脈、平原、環(huán)形山、峽谷等。用望遠鏡觀測月面，并記住幾個比較大的構造名稱。 三、 月面圖月球在繞地球公轉時，也在自轉著。但由于它的自轉周期恰好等于公轉周期，所以我們只能看到月球對著我們的半球，稱之為月球的正面。大約在十七世紀以后，人們就陸續(xù)地畫月面圖（見圖7.3），還采

16、用了經緯網的辦法來決定月面結構物的位置。普通月面圖的中央經緯度都是0，在0的左右經度線是從南極至北極的間隔為10的經線，右邊的經線有負標記；緯線同樣以10為間隔，緯度以北半球為正值，南半球為負值。圖7.3 月球正面圖（引自天文分冊）需要大家注意的是：月球的照片和自然界的月亮往往是上下顛倒的，即下為北，上為南。我們該如何分辨呢？這個不難，你只要記住月球的南極附近是環(huán)形山的密集區(qū)就夠了。天文分冊的月面圖是正面圖。最新的月面圖所表示的是左為東，右為西，跟老的月面圖有所區(qū)別。美國國家航空和宇宙航行局（NASA）就使用了新的月面方位。4、 用望遠鏡觀測月面 用口徑在6cm以上的望遠鏡觀察月面，就可以分辨

17、出月面上的許多結構物，如山脈、高原、環(huán)形山及峽谷等。觀測月面的細節(jié)應在農歷的初十之前及二十之后，避開滿月。因為滿月時，陽光直照月面上的高山，很難見到山的影子。但是，如果是想觀測月面的輻射紋，則應選擇滿月時。上弦與下弦附近，在我們看來，太陽與月球的夾角成直角，陽光斜照月面上的山，在山后面留下長長的黑影，所以這是測定月面上山峰高度的好時機。 陽光照射月球，在月面上有一條明暗界線。在界線的黑暗邊，靠近界線的地方，有時可見到一些明亮的光點，那就是高山的山峰。因為此時陽光還未照射到整座山，只照到山峰，所以在明暗界線的另一邊呈現出亮點。如果我們能知道月面上的太陽高度，就可以容易地算出這些亮點(山峰)的高度

18、。在巡視月面時，我們應注意認識幾條山脈，如亞平寧山脈、阿爾卑斯山脈、高加索山脈、比利牛斯山脈等，還要認識幾個著名的“海洋”，如危海、靜海、豐富海、澄海、雨海、風暴洋等，還有幾個大的環(huán)形山，如第谷、哥白尼、開普勒、托勒玫、阿爾芬斯、詹生、柏拉圖等，以及亞平寧山脈與阿爾卑斯山脈交界處的大峽谷阿爾卑斯峽谷，這個峽谷在農歷初九至十一的晚上去觀察，總是很容易見到的。在月面東南部有個云海，在云海的平原上有一條奇異的直壁，高有二百多米，全長96千米，應當設法辨認它。在滿月時，我們容易見到從一些環(huán)形山輻射出去的白色線條，它們通過山脈、平原與溝谷。其中，以南極附近的第谷環(huán)形山最為明顯。第谷環(huán)形山有輻射紋12條，最長的延伸至1800千米。據研究，具有輻射紋的環(huán)形山都是比較年輕的環(huán)形山。在哥白尼環(huán)形山