月亮的“縮放術”

二源

夜幕降臨，月亮就是夜空中永恒的主角。也許在某個傍晚，走在放學路上的你一抬頭便發現東方的低空出現了一輪明月。它像個金燦燦的大圓盤，掛在高樓林立的城市上空。你也許會想：今天是什么日子，月亮怎么又大又圓？如果不是人月兩團圓的中秋節，你可能會更困惑，難道這就是傳說中的“超級月亮”？這種突然出現的大月亮到底是怎么回事呢？今天我們就來找找答案吧！

“大月亮”的錯覺

我們知道，在一個月當中，滿月那天月亮最大最圓。那么，你知道在一天之中，月亮何時最大嗎？答案是月亮從地平線剛剛升起的時候看起來最大！這里請大家注意：是“看起來”最大，因為月亮在一天中從升到落大小并不會改變，我們看到的變化只是一種視錯覺。

其實不僅月亮，連太陽也是如此，在清晨或傍晚，位于地平線附近的太陽要比中午位于正中天的太陽看起來更大。只不過，對于月亮來說，這種現象更加明顯一些。因為太陽一旦升高，陽光會非常刺眼，人們根本無法辨識出它的輪廓。而夜幕中，月光柔和，不管月亮在什么位置，只要天氣晴朗，它都能呈現出清晰的輪廓。

兩千多年前，在《兩小兒辯日》中，孔子東游，遇到兩個小孩兒正在就太陽遠近的問題進行辯論，其中一個小孩兒指出：“日初出大如車蓋，及日中則如盤盂，此不為遠者小而近者大乎？”意思是太陽初升時像車蓋一樣大，到了中午像盤子一樣大，這不是因為近大遠小嗎？另一個小孩兒則辯稱：“日初出滄滄涼涼，及其日中如探湯，此不為近者熱而遠者涼乎？”意思就是太陽剛出來時天氣涼爽，到了中午天氣就熱得像把手伸進熱水里一樣，這不是近熱遠涼嗎？對于這兩種說法，孔子無法判定。感覺上，地平線附近的月亮或太陽似乎離我們更近，但其實不然，月亮或太陽在地平線附近時，光線要經過的距離更遠。

那么是大氣的作用嗎？兩千多年前的古希臘科學家亞里士多德也注意到了這個問題，他認為這是因為地平線附近的大氣折射作用。就像一根筷子浸在裝滿水的碗中，我們會發現筷子像折斷了一樣，也就是說是折射現象使光線發生了偏折。大氣同樣會使光線發生偏折，如果我們仔細觀察就會發現，無論是滿月還是太陽，在初升或者西沉時，看上去其實是扁扁的。這就是大氣折射產生的效果——把滿月或太陽“壓扁”，而不是放大。既然距離和大氣折射都無法解釋，那還有什么原因使得月亮在地平線附近時顯得更大呢？

我們來看看下面這兩幅圖，你覺得哪幅圖中的月亮更大？相信大多數人會認為左圖中的月亮更大，但其實兩幅圖中的月亮是一樣大的！有科學家指出，因為地平線附近有房屋、街燈、樹木、山丘等作為參照物，對比之下，人們就會覺得月亮很大。相反，當月亮升到高空，附近沒有任何參照物時，我們也就不會覺得它很大了。因此，所謂“月亮在地平線附近看起來更大”，很可能是一種錯覺！

不過，除了地平線附近有參照物這一因素外，科學家還有另外一種解釋。1959年，美國科學家做了一個實驗，他們把兩個大小一樣的圓盤，一個懸掛在26米高的地方，另一個放置在26米遠的地面上，然后再邀請不同年齡的人前來觀看，你們猜結果如何？所有觀看的人都認為地面上的圓盤更大！為何我們的大腦會有這樣的錯覺？具體原因不得而知，不過，據科學家分析，這可能與平視、仰視產生的視覺差異有關。

好了，如果你想在觀察月亮時消除這種錯覺，有幾種方法可以嘗試。

第一種方法：把一張紙卷成圓筒狀，通過圓筒觀察月亮，這樣就排除了參照物的干擾，月亮看上去會小一些。

第二種方法：躺下來觀看初升的滿月。躺著視線向上，月亮看起來會顯得小一些。

第三種方法：找一個“標尺”來測量。滿月時的視直徑大概有0.5度，我們可以找一個比指甲小一些的圓形紐扣，伸直手臂，把紐扣和地平線上的滿月比一比，紐扣應該能剛好遮住月亮。再耐心等上幾個小時，當月亮升到高空時，再次伸直手臂比較一下，月亮的大小會有什么變化嗎？不妨試試吧！

超級月亮

月亮在地平線附近顯大既然是一種視錯覺，那么傳說中的“超級月亮”又是怎么回事？超級月亮不就是超級大的月亮嗎？

說到超級月亮，如果你見過它，很可能會失望。因為它真的沒有你想象中那么不同尋常。所謂超級月亮，其實就是“普通月亮”滿足了兩個特殊條件，即離得近和滿月。“離得近”是指在“近地點”附近。我們知道地球圍繞太陽公轉，會有“近日點”和“遠日點”兩個位置，與地球類似，月球繞地球的公轉軌道也是橢圓形的，那么月球軌道上同樣會有“近地點”和“遠地點”。地球和月球的平均距離為38萬千米，月球在近地點時，地月距離最短，大約為36.3萬千米;月球運行到遠地點時，地月距離最長，大約為40.5萬千米。

月球每個月圍繞地球轉一圈，所以它每個月都會經過一次近地點和遠地點。我們知道，在這一個月中，月亮還會發生月相變化，即從新月到滿月再到殘月。如果月球運行到近地點附近，這時月相剛好又是滿月，那么月亮在我們眼中就會顯得更大更亮，也就是人們口中所說的“超級月亮”了。

很多時候，滿月之日，月亮并不在近地點：或者月亮在近地點時，還只是一彎蛾眉月。所以，滿足兩個特殊條件的超級月亮，一年僅會出現3到5次。由于月球軌道并不是一成不變的，所以地球與月球的最近距離也會發生變化，我們可以看到2021年將會出現4次超級月亮，地月距離最近的是5月26日那次。

位于近地點的滿月（超級月亮）和位于遠地點的滿月相比，視覺上增大了13%左右，亮度比普通滿月高15%左右。其實，這樣的大小和亮度變化，我們很難用肉眼分辨出來，所謂的“超級月亮”也并非什么罕見的天象奇觀。不過，當超級月亮從地平線升起之時，它看起來比平日里初升的月亮還要大，很適合拍攝一些攝影大片。

下次大家再聽到關于超級月亮的新聞時，不妨忙里偷閑，抬起頭來欣賞一下皎潔的月亮吧！