当前位置: 华文世界 > 科学

为何月亮看起来有摆动?

2024-10-25科学

为什么月球会来回轻微摆动呢?是什么原因造成的呢?有好几种天平动,原因都不一样,我们逐个进行介绍。

先说经天平动。月球的自转速度是均匀的,自转周期是27.32166日,即27日7时43分11.5秒。它绕地球公转的周期也是27.32166日,但公转速度是不均匀的:在轨道近地点附近时走得快些,在远地点附近时走得慢些。

当月球从近地点附近向远地点方向运动时,速度由快变慢,尽管如此,在四分之一个月的时间内,它绕地球转动四分之一圈多些。在此期间,它只自转了四分之一圈,其结果是:月球西边缘的外侧原先不经常看到的部分,就有机会被我们多看到一些。同样的道理,月球在另外的半经天平动圈轨道上运行时,东边缘由快至慢外侧的部分,也有机会被看到。

这种在东西方向、也即在经度方向上的摆动现象,叫做经天平动,它最大可以达到7°45′,周期是一个近点月,即27.55455由慢至快纬天平动日,等于27日13时18分33秒。

再说纬天平动。

月球并非直立在自己的公转轨道上绕着地球转的,换句话说,月球赤道与白道之间有个夹角,平均是6°41’。这样,月球运行到白道最北点附近时,前后约有半个来月的时间,它自转轴的南端比北端更倾向地球,我们就会多看到一些月球南极附近的月面;在另外的半个月里,月球运行到白道最南点附近时,北极附近的月面就更多地朝向地球。

看起来月球的这种在南北方向、即纬度方向上的摆动现象,叫做纬天平动,它最大可达到6°41’,周期是一个交点月,即27.21222日,约27日5时5分36秒。

除经天平动和纬天平动外,还有一种是周日天平动。由于视差的缘故,在月亮刚从地平线上升起来时,地面观测者可以在它东边缘的外侧多看到一点;月落前,在西边缘的外侧多看到一点。同样的道理,地球南极的观测者,可以多看到一些月球南极的地区;对北极的观测者来说,也有类似情。这三种天平动的综合结果是,月球的整个边缘,有时候这边多转过来了一点,有时候那边多转过来了一点,使得我们曾经看到过的月亮表面达到59%,即:常见的月亮表面41%,有时见有时不见的部分18%,从地球上无法看到的部分41%。

上面说的三种天平动,都是由于观测者位置的改变而造成的,因此又有几何天平动、视天平动、光学天平动等名称。

月球本身是否真的也在那里作轻微的摆动呢?是的。这是由于月球并非正圆球体,而是有凸有凹等因素造成的,不过,这种被称做物理天平动的影响是很小很小的。