在月球上看天空跟在地球上看差别很大。如果我们可以在月球的表面自由行走,引起我们注意的肯定是那里与众不同的天空。
一、漫天黑幕
法国天文学家弗拉马利翁对天空曾有这样一段描述:
“在蔚蓝明净的天空下,晨曦是艳红的,晚霞是壮丽的,沙漠、田野和草原的景色令人迷醉,湖水像镜子一样映照着蔚蓝的天空。这美丽的一切,都归功于那一层轻轻的大气。如果没有这层大气,这些美好的画面都将消失。蔚蓝的天空将变成无边的黑暗,日出和日落时的壮美景色也不复存在,昼夜更替也不再分明,有日光的地方会非常炙热,而日光照不到的地方将是一片黑暗。”
这段文字形象地解释了地球上所见到的天空为什么是蔚蓝色,一切是因为有了大气层。后面那些描述,其实就是在月球上看到的天空景象。
不管是白天还是夜晚,月球的天空都被无边的黑暗笼罩,只点缀着数不尽的繁星,由于月球上没有大气层,星星看起来比地球上耀眼多了,也不会闪烁。而且,月球上白天的太阳光非常炽热。
曾经有探险者搭乘俄国的平流层飞艇“自卫航空化学工业促进会”号到21千米处的高空,在那里,他们看到的是黑色的天空。也就是说,如果大气层变薄一些,地球上的天空也就不再是这样蔚蓝。
二、悬在头顶的地球
在月球上,我们会看到一个巨大的悬在空中的地球。原来地球是在我们脚下,现在却挂在了头顶。其实,这没什么奇怪的,在宇宙中,上下本来就是相对的。当我们站在月球上时,地球是相对在上面的。
那么,在月球上看地球是怎样的呢?在普尔柯夫天文台,曾经有一位天文学家叫季霍夫,他对此有专门的研究,下面是他的描述:
“在其他星球上看地球,所看到的是一个发光的圆盘,根本看不到地球上的任何细节。这是因为,当日光照射地球时,还没有到达地面就被大气以及一些杂质漫射到了空中。即便地面本身也反射光线,但是,通过大气漫射后,将变得非常微弱。”
由此可见,如果在月球上看地球,看到的将是被云朵半遮半掩的地面,由于大气层漫射了日光,地球将显得非常明亮,以致没法看清楚细节。曾经有人以为,在月球上看地球,应该像看地球仪那样,可以看到地表景观的轮廓,实际上,这是不可能的。
此外,在月球上看地球,我们会觉得地球非常庞大,直径是在地球上看到的月球直径的4倍,面积是月球的14倍。地球表面的反射能力也比月球大多了,大约是月球的6倍,所反射的太阳光自然要比月球反射的多得多,所以,从月球上看地球的亮度是满月光辉亮度的。换句话说,相当于夜空同时有近90个满月照向地面,而且没有大气层的阻挡,这样的夜晚将多么明亮!在地球的“照耀”下,哪怕是在夜晚,月球也会跟白昼一样明亮。其实,正是有了地球的反射光照射,我们才可以在地球上看到400000千米之外的新月的凹面,即便照射不到日光的地方仍然可以看到微光。
相信大家一定还记得前面提到过的月球运转:月球始终只有一半朝向地球。这使得在月球看地球时表现出另一个特征,即地球总是悬在月球上空的某个固定位置,从来不动,不像其他星星那样升起落下。但在它后面有无数星星在旋转,每转一周大概是
个地球昼夜;太阳也在转,每转一周大概是
个地球昼夜;其他一些行星也在慢慢旋转,只有地球在黑色的天幕下一动不动,俯视月亮。不管我们在地球的什么地方,都可以看到月亮,但如果在月球上,则不是这样。如果在月球上的某点看到地球悬在头顶,那么,你会一直看到地球悬在头顶;如果到了另一个地方,你看到地球在地平线上,那么,你也只能永远看到地球在地平线上。
有时候在月球上看地球,也可以看到地球的摆动。比如,在月球上“地平线”的地方,好像地球会沉下去,不过,又会立刻升起来,于是,就画出了一条奇怪的曲线,如图所示。其实,这是由月球的天平动引起的。在月球的天空中,地球并非完全固定,而是在一个平均位置附近南北摆动,角度大概是14°,东西摆动的角度是16°。只有在“地平线”上才有这种现象,其他地方没有。虽然地球一直在某个地方停留,但它自转一周仍然需要24小时。所以,如果可以在月球上透过大气观察地球,地球完全可以作为一座时钟,而且非常准时。
我们经常说“月有阴晴圆缺”,这一论述是基于在地球上看到的月球变化得出的。实际上,由于地球相对月球也有位相变化,因此,如果在月球上看地球,也会看到这种情景。在月球上看地球时,也会看到圆盘或者新月状,形状的宽窄由地球被太阳光照射的部分有多少面对月球来决定。此外,在地球上看到的月亮形状,跟在月球上看到的地球形状正好相反。比如,在地球上看不到月亮时,即朔月,那么,在月球上肯定可以看见一个圆圆的地球——“满地”;反过来,当在地球上看见满月时,月球上看到的便是一个黑色圆球外面带着明亮的圆圈——“朔地”,如图所示。
图在月球“地平线”的地方,地球有时沉下去,瞬间又升起来,图为地球运动路线。
图 月球“朔地”示意图。
前面提到,地球上的大气层会漫射太阳光,所以,我们根本看不见朔月,这时,月球通常位于太阳上下(有时相离5°,差不多是其直径的10倍),而且,这时的月球会有一条被太阳照得非常亮的银线。
不过,由于太阳光太亮了,很容易就把这条窄边遮盖了,只有在春天的某些时候,我们才有可能在朔月的后两天看到,其实,这时的月亮已经离太阳很远了。在月球上看地球,则不是这样。由于月球上没有大气,因此在太阳的周围没有光芒,从而导致恒星和行星都不会消失,只要不遇到日食,地球一定会在黑色的天空出现。如图所示。如果在月球上看地球,“朔地”的两角是背向太阳的,而且会跟着地球向太阳的左边运动。由于我们的肉眼跟月球和太阳的中心并不在一条直线上,因此,如果在地球上用望远镜观察月球,也可以看到这样的现象:满月的时候,月面并非是一个正圆形,而是少了一条很窄的边。
图只要不遇到日食,地球一定会在黑色的天空出现,露出它狭窄的面孔。
三、月球天空中的食象
在地球上,我们经常看到日食或者月食,在月球上是否也有这一现象呢?
答案是肯定的,在月球上,也有两种食象:一是日食,另一是“地食”。地球上看到月食时,说明地球处于太阳和月球的连接线上,这时月球被地球的阴影笼罩,而此时在月球上能看到的是日食,而且比地球上精彩多了。这时,在月球天空中的那个黑色圆形地球面,会出现一条紫红色的边,如图所示。我们知道,月食的时候,也可以在地球上看到月亮黑色的圆盘边缘有一圈樱红色的光,这是由地球上的大气形成的紫红色光进行照射形成的。
图月球上的日食。
在地球上看到月食时,在月球上就会看到日食,所以,月球上日食的时间跟地球上的月食正好相同,长达4小时,但是,地球上的日食和月球上的“地食”却都只有几分钟。月球上发生“地食”时,在月球上只能看到一个小黑点在地球圆面中不停移动,小黑点经过的地方就是地球上可以看到日食的地方。
在太阳系中,只有在地球或者月球上可以看到食象,其他任何一个行星都不满足条件,即当太阳被月球遮挡时,月球到地球的距离跟太阳到地球的距离之比大概等于月球的直径跟太阳的直径之比。