今年中秋月亮什么時(shí)候最圓？

雖然自古以來就有“十五的月亮十六圓”這一說法，但事實(shí)上中秋的月圓之時(shí)每年都不一樣。

圖片來源：Veer圖庫(kù)

Part.1 月形：圓月幾時(shí)有？

癸卯年八月十五，也就是2023年的中秋時(shí)節(jié)，月亮最圓的時(shí)刻是在北京時(shí)間9月29日17時(shí)57分。

今年“十五的月亮十五圓”，但是最圓時(shí)刻正值白天，要想看到圓月不太現(xiàn)實(shí)，需要等到傍晚時(shí)分，我們才能看到一輪圓月升起。雖然中秋之夜最圓的月亮已稍稍錯(cuò)過，但與最圓的時(shí)刻相比，普通人的肉眼并不能分辨出差別。

也就是說，雖然當(dāng)我們能看見明月之時(shí)已經(jīng)稍許錯(cuò)過了月亮最圓時(shí)刻，但這種變化僅靠肉眼其實(shí)很難分辨。因此，月有陰晴圓缺并不能被我們的肉眼識(shí)別出來，賞月之旅仍然可期。

圖片來源：Veer圖庫(kù)

Part.2 月時(shí)：何時(shí)上梢頭？

說到月圓，不一定可以是八月十五，十六或十七都有可能。民間之所以有“十五的月亮十六圓”一說，是因?yàn)樵虑蛟跈E圓軌道上繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)，從一個(gè)滿月到下一個(gè)滿月，平均需要29天12小時(shí)44分鐘，也就是差不多一整天的時(shí)間。

圖片來源：Veer圖庫(kù)

在“望”時(shí)，月、地、日最接近一條直線，月亮因此也最圓、最亮。但由于月亮（圍繞地球的）轉(zhuǎn)速有快有慢，因此每次抵達(dá)“望”的時(shí)間不同，大多在農(nóng)歷十六日、十五日，甚至十七日凌晨（也有少數(shù)情況在農(nóng)歷十四日）。

十五的月亮為什么十六圓？有兩個(gè)重要的原因。

第一個(gè)原因：一個(gè)“朔—望—朔”的完整周期是29.53059天，從朔（新月）到望（滿月）再到朔（新月）。既然“朔—望—朔”的周期平均是29.53天，那么一個(gè)“半周期”（即“從朔到望”或表述為“從新月到滿月”）的平均值則是14.77天。請(qǐng)大家注意，這里講的都只是“平均”值。

根據(jù)農(nóng)歷歷法規(guī)定，朔所在這一天為每月初一日，這就像咱們中國(guó)人傳統(tǒng)的虛歲紀(jì)年，人生下來就記有一歲，而不是像周歲法，從出生零歲到整整滿一年后，才算滿周歲（一歲）。

其實(shí)這就是“十五的月亮十六圓”的精妙所在，理解這一點(diǎn)，是理解這個(gè)問題的第一個(gè)關(guān)鍵。

同是初一日，朔可能發(fā)生在凌晨，也可能發(fā)生在晚上，而且每個(gè)朔望月本身有長(zhǎng)有短，使這個(gè)問題分析起來非常復(fù)雜。

為了方便把這個(gè)復(fù)雜問題說清楚，我們打個(gè)比方，例如當(dāng)我們以平均半周期14.77天為考察依據(jù)時(shí)，那么即使“朔”的時(shí)刻發(fā)生在凌晨（我們把這個(gè)凌晨所在的那天記之為朔日初一），那么到“望”的時(shí)候（1.00+14.77=15.77），無(wú)論怎么著，也已經(jīng)是十五日傍晚六點(diǎn)多鐘了。

注意我這里的1.00，是用其代表“初一的零點(diǎn)”，如果“朔”出現(xiàn)的時(shí)候是初一的正午（即一天的一半時(shí)刻，一天的正中間位置），那就用1.50來表示，那如果朔出現(xiàn)在這一天的很晚，快到23點(diǎn)了，那么這一天既必須是朔日，我們也必須把它記錄成1.96…有了這樣一個(gè)定量的關(guān)系，分析起來就比較清楚了。

但有人可能會(huì)說不對(duì)啊，即使用1.00+14.77或者2.00+14.77，作為兩種極端情況來考慮的話，“望”的時(shí)刻也只是會(huì)在15.77和16.77，分別對(duì)應(yīng)于十五的和十六的晚上九時(shí)左右。

十五的月亮無(wú)論“十五圓”還是“十六圓”都能理解了，但是“十四圓”和“十七圓”又是怎么來的呢？

注意。敲黑板。我剛才不是說了嗎？14.77天只是一個(gè)平均值。

這就不得不提及第二個(gè)關(guān)鍵原因。

月球繞地球的運(yùn)動(dòng)軌道、地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)軌道都近似為橢圓形，根據(jù)開普勒定理，運(yùn)行速度時(shí)快時(shí)慢。月球在某段時(shí)間里“步伐”的急緩，決定了從朔到望的間隔，最短約13.9天，最長(zhǎng)約15.61天。這就使得滿月也可能發(fā)生在農(nóng)歷十七，或是農(nóng)歷十四。

從以上知識(shí)出發(fā)，我們得到造成該結(jié)果的兩個(gè)原因：其一是我們通常把出現(xiàn)朔的當(dāng)天，直接記為初一（直接“給一分”，不用“從零滿周歲”。）另外，朔不一定出現(xiàn)在初一的凌晨，也有可能出現(xiàn)在初一的中午或傍晚，這就給出出了一個(gè)“余量范圍”。

其二是月球繞地球旋轉(zhuǎn)的軌道是橢圓形的，而且橢圓軌道本身還在進(jìn)動(dòng)。根據(jù)開普勒第二定律（也稱為面積定律，具體就是相等的時(shí)間內(nèi)，掃過的面積相等），當(dāng)月球離地球比較近的時(shí)候，線速度和角速度都比較大；當(dāng)月球遠(yuǎn)離地球的時(shí)候，線速度和角速度都比較小。這于是導(dǎo)致在一個(gè)周期中，朔—望—朔交替的速度并非均勻流逝，而是時(shí)快時(shí)慢。所以運(yùn)動(dòng)速度不同，就造成了滿月并不是在一個(gè)月正中間。可能晚一點(diǎn)，出現(xiàn)在農(nóng)歷八月十六，甚至可能更晚，出現(xiàn)在農(nóng)歷八月十七。

當(dāng)然，也可能會(huì)出現(xiàn)得更早一些，出現(xiàn)在農(nóng)歷八月十四?！笆宓脑铝潦膱A”，這何以可能？

我斬釘截鐵的回答“有可能”。

當(dāng)月球繞地的軌道旋進(jìn)成為橢圓遠(yuǎn)軸恰好指向的特定方向時(shí)，此時(shí)如果又恰逢“朔”發(fā)生的比較早，兩個(gè)“有利”因素疊加，這樣月亮就會(huì)在有了一個(gè)“起了個(gè)大早”的“朔”后，便“急匆匆地快速趕路再去趕個(gè)早集”。

于是“早和快”相加，“天時(shí)地利”湊一起，“借得東風(fēng)”的明月，得以以最快的速度到達(dá)滿月。于是乎，十四圓的情況便出現(xiàn)了。

在21世紀(jì)的這100年中，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，共有1241次“滿月”出現(xiàn)在農(nóng)歷八月十七、十六、十五和十四。其中，出現(xiàn)次數(shù)最多的是農(nóng)歷八月十六，共有579次；其次是農(nóng)歷八月十五，共有468次；再次是農(nóng)歷八月十七，共有188次；次數(shù)最少的是農(nóng)歷八月十四，僅有6次。

最近的一次出現(xiàn)“十五的月亮十四圓”，就是在2020年庚子鼠年農(nóng)歷六月十五 ，離我們并不遙遠(yuǎn)，我們都經(jīng)歷過，只是已經(jīng)過去。

圖片來源：Veer圖庫(kù)

Part.3 月色：何以如此斑斕？

我們一起賞完了月亮的形狀，知曉了月亮出現(xiàn)的時(shí)間變化，那么月亮的顏色又藏著怎樣的奧秘呢？為什么月亮看上去的顏色有時(shí)是金黃的，有時(shí)卻是銀色的？月亮還有哪些顏色？不要著急，我們接著慢慢賞月。

月亮陸離斑駁，相信大家最感興趣的就是紅月。

月亮的顏色和大氣色散有很強(qiáng)的關(guān)系，當(dāng)在地平線上的時(shí)候，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)紅色，這和太陽(yáng)在地平線上是紅色的原理近似。因?yàn)榇┰捷^厚大氣到達(dá)人眼中之時(shí)，只有紅色能夠穿透大氣，其他顏色的光都被色散分開。

圖片來源：Veer圖庫(kù)

這種現(xiàn)象在月食的時(shí)候尤為明顯。當(dāng)月球完全進(jìn)入地球的本影，理論上所有的陽(yáng)光都被地球所遮擋，但由于地球大氣層的存在，完美充當(dāng)了色散棱鏡加濾光器的作用，紫、藍(lán)、黃、綠光被大氣阻擋后，只有穿透力較強(qiáng)的紅光折射到月球上。

這時(shí)候如果我們?nèi)祟惸軌蛘驹谠旅嫔涎鐾厍?，就?huì)看到地球的大氣層被一圈壯麗的橙紅色光環(huán)所環(huán)繞。如果我們?nèi)祟惸苡行铱吹竭@一幕，那一定會(huì)令所有人都感到震撼無(wú)比。

“小時(shí)不識(shí)月，呼作白玉盤。又疑瑤臺(tái)鏡，飛在青云端?！笨梢娫诠湃说脑?shī)作中，他們并沒有經(jīng)?？吹郊t月，反而看到的多是白玉色的月亮。那么銀白色月亮又是怎樣形成的呢？

圖片來源：Veer圖庫(kù)

我們知道，當(dāng)太陽(yáng)的“紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫”七種顏色的光聚合在一起時(shí)即為白色光，而月亮本身并不發(fā)光，所發(fā)的光是反射的太陽(yáng)光。

顯然同理，當(dāng)月亮將映射于本身的光線反射后穿過大氣層時(shí)，如果七色光中的任何一種都沒有被吸收掉，那么映入人眼的光線就是銀白色的。

除了銀色月光以外，黃色月亮也是我們經(jīng)常會(huì)看到的月亮顏色。它又是怎樣形成的呢？

當(dāng)月光穿過大氣層的時(shí)候，水汽、塵埃等雜質(zhì)會(huì)吸收掉波長(zhǎng)較短的青、藍(lán)、紫光，剩下的幾種顏色光混合起來，進(jìn)入我們眼簾后就形成了我們看到的黃色月亮。

圖片來源：Veer圖庫(kù)

當(dāng)大氣層中水汽越濃，月亮就會(huì)越偏重橙紅色。當(dāng)月亮斜穿大氣層在地平線附近出現(xiàn)時(shí)，光線會(huì)走更長(zhǎng)的距離，所遇阻礙塵粒也會(huì)比垂直穿過時(shí)多得多，故冷色光被吸收或散射掉的也會(huì)更多。所以月亮在地平線的時(shí)候，會(huì)更顯橙黃色，煞是美麗迷人。

或許還有小伙伴會(huì)問，藍(lán)色月亮我們也不多見，這種看上去靜謐的色調(diào)又是如何在月亮上形成的？

沒錯(cuò)，藍(lán)色月亮的確并不多見，但并非不存在。因?yàn)樗{(lán)色月亮形成的條件非?？量?，所以才不容易被我們觀察到。在歷史文獻(xiàn)資料的記載中，藍(lán)色月亮代表著自然災(zāi)難的發(fā)生。

圖片來源：Veer圖庫(kù)

凡是有藍(lán)色月亮記載的資料里，大多都伴隨有火山爆發(fā)、地震、森林火災(zāi)等災(zāi)難。當(dāng)這些災(zāi)難發(fā)生時(shí)，就會(huì)在空氣中形成大量的煙霧顆粒，這些細(xì)微顆粒能將紅、橙、黃等較長(zhǎng)波段的光統(tǒng)統(tǒng)吸收過濾掉，只讓藍(lán)紫光通過，所以到達(dá)我們視覺的光就形成了藍(lán)色月亮。

Part.4 與子共中秋

金風(fēng)薦爽、玉露生涼、丹桂飄香，中秋的圓月里既有思念之意，相聚之期，又有許多自然科學(xué)的秘密。

最后，祝愿各位在中秋佳節(jié)能與想見的人相聚，即使無(wú)法團(tuán)圓也能隔千里兮共明月。

出品：科普中國(guó)

作者：董志川（中國(guó)科學(xué)院南京天文光學(xué)技術(shù)研究所）監(jiān)制：中國(guó)科普博覽

本文僅代表作者觀點(diǎn)，不代表中國(guó)科普博覽立場(chǎng)本文首發(fā)于中國(guó)科普博覽（kepubolan）轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明公眾號(hào)出處