最熟悉也最神秘的月球，普通人到底該如何觀測(cè)？

作者|王思亮

審核|鄭成卓

編輯|趙經(jīng)遠(yuǎn)

當(dāng)你擁有了一架天文望遠(yuǎn)鏡，往往會(huì)將其對(duì)準(zhǔn)月球，并且驚嘆于其表面的坑坑洼洼以及明暗對(duì)比。作為地球的忠誠(chéng)伴侶、唯一天然衛(wèi)星，月球自古以來(lái)就吸引著人類的目光，并且是迄今為止人類唯一踏足過(guò)的地外星球。上世紀(jì)50年代末到70年代初，蘇聯(lián)與美國(guó)向月球發(fā)射了數(shù)十個(gè)探測(cè)器，而美國(guó)的阿波羅計(jì)劃在這一時(shí)期完成了6次載人登月。如今全球又掀起新一輪探月熱。繼我國(guó)日前載人登月初步方案公布之后，載人月球探測(cè)任務(wù)新飛行器名稱也正式確定，新一代載人飛船命名為“夢(mèng)舟”，月面著陸器命名為“攬?jiān)隆?，它們將與長(zhǎng)征十號(hào)運(yùn)載火箭一起完成中國(guó)載人月球探測(cè)任務(wù)。

如果要專門觀測(cè)月表特征，應(yīng)該選擇什么時(shí)機(jī)呢？人們往往認(rèn)為只有滿月時(shí)是最佳的時(shí)機(jī)，因?yàn)榇藭r(shí)太陽(yáng)直射月球朝向地球的那一面（通常稱為月球正面），這使得月球正面的亮面面積最大，亮度最亮，這時(shí)一輪滿月高懸天空，給人們帶來(lái)了十分深刻的印象。但實(shí)則不然，在傾斜的太陽(yáng)光照角度下的月球，向人們展示著更為豐富的月表光影細(xì)節(jié)，同時(shí)也可以避免滿月時(shí)，月光經(jīng)望遠(yuǎn)鏡匯聚后刺眼的光芒和耀眼的輻射紋對(duì)觀測(cè)造成的影響。東漢末期的大文豪曹操就有詩(shī)賦曰“月明星稀”，月球的視亮度可達(dá)-12.5等，是除了太陽(yáng)以外最明亮的天體，亮度相當(dāng)于百米開(kāi)外一盞40瓦白熾燈泡，足以照亮半邊天空。

月面詳圖|來(lái)源：杭州天文愛(ài)好者協(xié)會(huì)

觀測(cè)月球?qū)ζ鞑牡男枨蠛艿?，但是也擁有極高的上限。既可以裸眼觀測(cè)月相、嘗試識(shí)別月海以及大型環(huán)形山，也可以使用大口徑望遠(yuǎn)鏡拍攝多幅馬賽克并后期拼接，以拍出上億像素的超清照片。使用高倍望遠(yuǎn)鏡目視（尤其是搭配了雙目裝置的設(shè)備），就好似登月勘探的感覺(jué)。地月平均距離約為38萬(wàn)公里，在地球上用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)月球，如果放大300倍，就相當(dāng)于在距離月表約1000公里的高度裸眼觀測(cè)月球，這時(shí)觀測(cè)者之于月球的距離就和繞月運(yùn)行的航天器近似，可以看到海量的環(huán)形山細(xì)節(jié)。在月球的晨昏線附近，這些環(huán)形山的陰影會(huì)被大幅度拉長(zhǎng)，與被太陽(yáng)直射的滿月形成鮮明對(duì)比，極具立體感。

在月球上有很多值得一看的特征，而并不只是初看上去似乎別無(wú)二致的坑坑洼洼。從著名的哥白尼環(huán)形山及其輻射紋到宏偉的阿爾卑斯山脈，從壯觀的施勒特爾月谷到美麗的虹灣，從神秘的直壁到難得一見(jiàn)的月球X，月球上蘊(yùn)藏著數(shù)不清的美妙景象等待人們?nèi)ネ诰?。更多目?biāo)可以參考東莞科學(xué)館劉晶老師牽頭制作的帶月面地形標(biāo)注的超高清月面地圖，他們?cè)诮诎l(fā)布了包含1294個(gè)標(biāo)記的4.5億像素第3版中文月面地圖。本人之前根據(jù)自己的觀察經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合其標(biāo)注圖并參考了Lunar 100以及鮑國(guó)全先生的《月球攝影觀測(cè)圖冊(cè)》，適量選取了72個(gè)較有觀察趣味的月表特征作為“觀月72清單”（見(jiàn)本文附表及參考資料4），希望能滿足一些愛(ài)好者的入門興趣。篇幅有限，這里就不逐一列舉介紹月表地貌的具體情況了，建議感興趣的愛(ài)好者可以閱讀鮑國(guó)全先生的《月球攝影觀測(cè)圖冊(cè)》（包含上下兩冊(cè)），并通過(guò)望遠(yuǎn)鏡去親自感受月表觀測(cè)的美妙。

月面圖|來(lái)源：國(guó)家天文科學(xué)數(shù)據(jù)中心，東莞科學(xué)館劉晶老師

觀測(cè)月球特征時(shí)，可以結(jié)合望遠(yuǎn)鏡分辨率以及特征的實(shí)際大小進(jìn)行預(yù)估。一臺(tái)6英寸的望遠(yuǎn)鏡擁有0.8角秒的解析力，相當(dāng)于能分辨出月面上長(zhǎng)度約2千米的物體。如果你想從一幅月球地圖上估計(jì)某一月表特征的實(shí)際尺寸，那么有一種比較便捷的方法：已知月球的直徑是3476公里，D是月球地圖上月球的直徑（以毫米為單位），X是月球地圖上環(huán)形山的直徑（以毫?為單位），那么環(huán)形山的真實(shí)直徑d（以公?為單位）可由d=3476X/D給出。

而月球山峰或環(huán)形山壁的高度可以通過(guò)測(cè)量其陰影投射在月球表面或環(huán)形山底部的長(zhǎng)度d來(lái)確定。如下圖，θ是日光入射角度，等于明暗分界線到環(huán)形山的經(jīng)度差Φ，月球山峰或環(huán)形山壁的高度h=L*sin(θ)≈ L*tan(θ)= (L*d)/1738。

月球山高示意圖

附表：觀月72清單

參考資料

1、探栓怪、喻園，月球，天文觀測(cè)Wiki|Fandom，https://messier.fandom.com/zh/wiki/%E6%9C%88%E7%90%83

2、我國(guó)載人登月方案公布，新華網(wǎng)，http://www.xinhuanet.com/tech/20230713/7a1e465d689b49eb96f05606b233007b/c.html

3、中國(guó)載人月球探測(cè)任務(wù)新飛行器名稱正式確定，新華網(wǎng)，http://www1.xinhuanet.com/politics/20240224/e9d7979a06b848eeac4011608faa173c/c.html

4、喻園天文，觀月72清單第一版，知乎，https://zhuanlan.zhihu.com/p/523469120

5、包含1294個(gè)標(biāo)記的4.5億像素第3版中文月面地圖來(lái)了，微信公眾號(hào)“虛擬天文臺(tái)”， https://mp.weixin.qq.com/s/jBVm86ZR9xsa91haHzy4yQ

6、月面地形標(biāo)記地圖（第三版），國(guó)家天文科學(xué)數(shù)據(jù)中心，https://nadc.china-vo.org/res/r100891/

7、鮑國(guó)全，月球攝影觀測(cè)圖冊(cè)，http://kcatlas.blogspot.com/2016/08/blog-post_85.html

8、Part 3: Measure the Height of Lunar Craters，Imaging the Universe, the University of Iowa Department of Physics and Astronomy，https://itu.physics.uiowa.edu/labs/observational/observing-lunar-features/part-3-measure-height-lunar-craters

9、Charles A. Wood，The Lunar 100，Sky & Telescope，https://skyandtelescope.org/observing/the-lunar-100/

10、Paul G. Abel，Visual Lunar and Planetary Astronomy，Springer New York，21 August 2013

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