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今晚有超级蓝色红月亮!等等,这到底是什么颜色?

2018-1-31 13:15| 发布者: jijinduoduo| 查看: 1741| 评论: 0

摘要: 也许这几天,在你的大脑接收的众多信息中,1月31日的“红月亮”、“超级月亮”和“蓝月亮”闪现过几次,到底天上有几个月亮?如果你的家中有一个还在上幼儿园的孩子,又要怎么和他/她讲述月食现象呢?难道要说“狼人 ...

也许这几天,在你的大脑接收的众多信息中,1月31日的“红月亮”、“超级月亮”和“蓝月亮”闪现过几次,到底天上有几个月亮?

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如果你的家中有一个还在上幼儿园的孩子,又要怎么和他/她讲述月食现象呢?难道要说“狼人”或“天狗吃月亮”这类传说故事吗?

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今天,就借着此文,和大家聊聊这轮超级蓝色红月亮(super blue red moon)到底是怎么回事。

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月全食带来红月亮

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1月31日晚,天空将上演月全食。届时,只要天气晴朗,我国几乎所有地区都能欣赏到一轮“红月亮”高悬夜空的迷人景象。

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我们能看见一个物体,是因为我们的眼睛接收到从这个物体发出的光。月球本身不发光,是靠反射太阳照射到它表面的光而“发光”的。

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当太阳、地球和月球处在一条直线上时,地球在中间,挡住了太阳直接照射到月球上的光,即整个月球落在地球的影子里,便会发生月全食。发生月全食时,月亮并没有消失,只是亮度变暗,颜色变红,因此那时的月亮被称作“红月亮”或“血月”。

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月全食的原理示意图。图片来源:timeanddate.com

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不难发现,发生月全食时,我们会看到天上的一轮满月。满月月月有,为什么月全食却不是月月有呢?这就难在,月全食的发生要求太阳、地球和月球处在一条直线上。

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想象有一个以地球球心为中心、半径无限大的球,它叫做天球,所有的天体都位于这个天球面上。地球一年围着太阳绕转一圈,会造成我们能看到太阳一年在天球面上转动一圈,我们将太阳在天球上的移动路线称作黄道。

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同理,将月球在天球上的移动路线称作白道。黄道面和白道面并不在同一个面上,而是存在一个约5度的夹角。所以如要满足太阳、地球和月球处在同一直线上,就有一个苛刻的必要条件:月球和太阳均位于黄道和白道面的交点附近。

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月亮为什么这么红?

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要回答这个问题,要注意到两个重要的因素:阳光中的可见光近乎白光,包含了不同波长的可见光,波长越短,颜色越蓝;第二个因素是地球的大气。

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月全食时,地球挡在了太阳和月亮之间,太阳光不能直射到月亮上。只有部分太阳光经过地球大气层折射之后照到月亮上。由于光会受到地球大气中比波长更小的微粒(如气体分子)的散射,颜色越蓝的光被散射的程度越厉害,结果经地球大气折射抵达月球上的光就主要以红光为主,所以月亮看起来就是 “红月亮”。

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试想,假设没有地球大气层,我们在月全食阶段看到的就不是“红月亮”,而是看不到月亮了(或者你可以说,看到了“黑月亮”)。

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你一定要问:那为什么平时偶尔也会看到红月亮呢?此红月亮非彼红月亮

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平时出现红月亮,具有一定的几率。如果视线方向上月亮位置低、在地平线附近,经月亮表面反射的太阳光会穿过地球大气层,短波长的蓝紫光被散射至天空,从而进入我们眼睛的光以红光为主,因此使得看到的月亮偏红。但这种颜色程度的变化并没有那么明显,如果未经专业人士的提前预报,很难被大众注意到。

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简单来说,月全食的“红月亮”,是抵达月球表面的太阳光就已经被地球大气层散射和折射过,不论在地球的哪个位置看,都是红月亮。而平时看到的“月亮红”,是照到月亮的太阳光没经过地球大气层的影响,而是在进入我们眼睛之前,经地球大气层散射过,仅仅在地球的某些位置看,才是“月亮红”。

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“月亮红”是哪种红呢?

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月全食时,月亮可能的颜色并不那么单一,从淡橙色到深红色都有可能,取决于地球大气的质量。一般来说,月食时月面的亮度和颜色可区分为以下5级:

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0级,非常暗淡,几乎看不见;

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1级,稍亮,呈灰色或褐黄色;

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2级,微亮,呈铁锈红色,中心有些暗斑,阴影区边缘相当明亮;

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3级,呈砖红色,阴影区边缘可能呈黄色;

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4级,呈铜红色或橙色,非常明亮,阴影区边缘可能呈绿松石色或浅蓝色。

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月全食的亮度和颜色等级示意图,图片来源:timeanddate.com

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月全食有哪些关键时刻?

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如果地球没有大气,太阳光无法照射到本影区,月球进入本影区的部分就无法被我们看见;而半影区则能收到部分太阳光,月球进入半影区的部分仍可以被我们看见,只是亮度变暗。

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然而地球是有大气的,因此本影区仍然有来自经地球大气折射后的阳光,颜色偏红,因此进入本影区的月球仍是可见的,且颜色偏红,亮度更暗。月球进入半影区时,除了亮度变化,颜色也有变化,颜色偏红,但红色程度比本影区的表现更低。

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月全食的全过程,可以用7个时刻来串联表示。

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1.月球自西向东围绕地球转动,当月球的边缘刚接触地球的半影,就是半影食始时刻;

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2.月球继续运动,当月球的边缘刚与本影接触时,便是初亏时刻;

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3.当月球刚全部进入地球的本影时,便标志食既了;

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4.当月球中心与地球本影中心最接近时,表示此次月全食的食甚了;

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5. 随着月球位置的继续移动,当月球刚与本影的另一端相接触,且月球仍位于本影内时,表示月球马上进入半影区域,就会更亮,因此用“生光”来命名该时刻;

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6.随着月球刚刚完全走出地球的本影,“复圆”时刻到了;

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7.当月球刚刚完全走出地球的半影,便半影食终了。

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1月31日的月全食,这7个时刻对应的时间分别是北京时间18:51:13, 19:48:27, 20:51:47, 21:29:51, 22:07:51, 23:11:11, 00:08:29。

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从食既到生光,全食阶段共持续1小时16分4秒。

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2018年1月31日月全食的时刻图,图片来源:NASA

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从2001年至2100年这100年间,全食阶段时间最长的月全食当属2018年7月27日晚,持续时间达1小时42分57秒,也表明当晚食甚时,月球中心和地球本影中心最接近。

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蓝月亮并不蓝

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1月31日的月全食还伴随着“蓝月亮”的现象。

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也许你会问,“蓝月亮”难道是指月亮还会变成蓝色吗?不是的。

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颜色不蓝的蓝月亮最开始只有一种定义,指如果一个天文季节中出现了四次满月,那么第三次满月被称作“蓝月亮”。

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至于为什么称作“蓝月亮”,有个历史原因。古人喜欢借助月相的变化来追踪季节变迁,这点不难从农历看出。依据不同的文化背景,每个月的一次满月都被赋予了特别的名字,例如1月的满月被称作狼月、老月、冰月、血月、圣诞之后的月。

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一个天文季节三个月,一般情况下会出现三次满月,假设出现了四次,那么第一次、第二次和第四次还依据原来的三个满月名字来称呼,但第三次满月就没有名字。于是,人们就给它取了一个浪漫的名字——blue moon,蓝月亮。

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1946年,天文爱好者James Hugh Pruett误解了第一种定义,在他发表于《天空和望远镜》的文章中,将一个月的第二个满月称作蓝月亮。虽然他后来做了更正,但这种定义已经广泛传播,并得到了认可,并作为蓝月亮的第二种定义流传至今。

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1月31日,大家称当晚的月亮是蓝月亮,采取的便是这第二种定义。今年1月份就出现了两次满月,第一次在1月2日,第二次在1月31日,故31日当晚的月亮又被称为“蓝月亮”。

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多久会出现一次颜色不蓝的“蓝月亮”呢?以第二种定义为例,每两次相邻的满月平均相隔29.5天,而目前国际上大多数国家通用的格里高利历将每个月时间规定为30天或31天(2月除外),因此平均每32个月就会出现一次“蓝月亮”。英语中“Once in a blue moon”形容事情的罕见,便是由此而来。

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刚才说的都是颜色不蓝的蓝月亮。还有一种更罕见的蓝月亮,与第几次满月或月相无关,此处“蓝”真的指“蓝”,当大气中悬浮有大量的尘埃颗粒(尺寸大于0.7微米)时,这些颗粒对月光的散射会造成月亮看起来有点蓝。

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超级月亮有多超级?

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至于超级月亮,顾名思义,是指1月31日的月亮比平常看到的月亮更大。

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其实,超级月亮这一名词不是源于天文学家,而是1979年由美国占星师理查德·诺艾尔提出的,指一种新月或满月时月亮位于近地点附近的现象,月亮位于近地点时正好出现新月,称为超级新月;月亮位于近地点时正好满月,称为超级满月。而新月无法被我们观测到,更无从谈起它的大小及亮度变化,因此如今超级月亮多指超级满月

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由于月球绕转地球运行的轨道并不是正圆形的,而是一个椭圆形。月球到地球的平均距离约是38万千米,月球位于近地点时,距离地球的平均距离为36.3万千米,而位于远地点时,平均距离为40.6万千米。当月亮距离我们近时,看到的月亮便大一些。

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需要指出的是,究竟月球近地点到地球的距离为多少范围以内的满月才可以称之为“超级月亮”,也没有一个标准的说法。定量来看,“超级月亮"发生时,比远地点的月亮大12%-14%,也要更亮30%左右

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“超级月亮”比远地点处的满月大14%,亮度更亮30%。图片来源:timeanddate.com

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超级月亮平均每14个月发生一次。2018年的超级月亮发生的时间是1月2日,上一次“超级月亮”出现在2016年11月14日,下一次“超级月亮”将在2019年2月19日(当天是元宵节)出现。所以,如果按照超级月亮出现的周期来看,1月31日的月亮并非超级月亮,但也是比较大的月亮,因此称它“超级”可以接受。

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红月亮、蓝月亮和超级月亮同时出现

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虽然月全食、蓝月亮和超级月亮都是比较规律的天文现象,但是同时出现,就是罕见的天文奇观。

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1月31日,既有月全食带来的红月亮、又是本月的第2次满月、月亮还离地球很近,这个现象上一次出现是在1866年,也就是152年前!

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不过大家不要担心什么超自然事件的出现,只要好好欣赏就行了。

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红月亮,是月全食时的月亮,与天狗没关系。虽然红月亮发生在月圆之时,但鉴于月圆之夜狼人会变身,是一种民间传说,你也可以告诉你的孩子:红月亮时,也不用担心什么狼人。

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不蓝的蓝月亮的出现,是源于月相周期与历法对月份的定义的时间差别所引起的。有人说它与灾难预测有关,也是以讹传讹。

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“超级月亮”出现时,月球距离地球更近,因此会导致更大一些的潮汐出现,但是一般观测者不会有太明显的感觉,也不会造成严重的自然灾害。

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此次对于公众而言,月食最大的看点就是在食既到生光这一个多小时的时间中月球完全沉浸在地球本影之中。原本皎洁的满月笼罩在红色光芒之中,使得整个月面呈现不均匀的古铜色。

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月食与日食不同,虽然预报上有明确的时间节点,但是各阶段的视觉分界并不十分明显。整个过程显得略为缓慢。但设想一下一轮红月高悬于星空之中,这种景象也是十分有趣的。

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月全食的观察并不需要特别的设备,也不需要到特定的地方。哪怕在市区,只要能找到看得到月球的地方,在对应的时间点就能观察到美丽的红月亮。当然,如果你手头有一台小型的天文望远镜便可以更加仔细的观察月球表面地影的变化。

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1月31日当晚19点至23点,包括中国科学院上海天文台佘山科普教育基地(上海天文博物馆)在内的各大天文机构将继续携手新闻媒体,使用天文望远镜和高清摄像机对月全食全过程进行网络视频直播。届时大家可以通过电脑或是移动终端观看。

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