出现月食现象时的月相（展厅展品月食和月相）

2019年开年，天空中日月交替上演“阴晴圆缺”的现象。继1月6日的日偏食后，在1月21日还将有一次月全食，不过要在美洲、格陵兰岛、冰岛、西欧和西非等地才能看到，中国境内就无缘此次月全食了。

下面问题来了：月亮为什么会有圆缺变化呢？

小编不止一次听到有人说：“是地球把太阳光挡住了呗。”

很遗憾，不准确！其实，这个问题涉及两个天文现象——“月食”和“月相”。这两个现象都会看到月亮经历圆缺变化，但它们两者截然不同。月食的原因，的确是“地球把太阳光挡住了”，但月相的原因，就完全不是这回事了。

现在请你先构想这样一个场景：

你是古人，长夜漫漫，又无心睡眠，于是总在半夜溜达出来看月亮，你会看到什么呢？也许第一天，你看到一个小月牙，以后每天月牙都一点点变饱满，逐渐变成半个月亮，然后是一轮满月，之后又变成朝另一侧的半个月亮，然后又变成月牙，最后消失了。下一个月，你继续看月亮，又看到一次这样的变化，你一算，每次变化过程都是29天多、30天不到，以后就把这个时间周期叫“一个月”吧，于是月份就这样诞生了。月亮的这种周期变化，就叫“月相”。

也许看了几个月以后，你会觉得：“宇宙的运行是多么有规律啊！”然后，继续保持晚上不睡出来看月亮的习惯。直到有一天，你像往常一样跑出来，一算日子，今天应该是满月，于是乐乐呵呵地准备赏月。突然，你发现月亮少了一块，接下来几个小时里，你会发现月亮少的部分越来越多，当你以为月亮最终会整个消失时，它却变成了一轮暗红色的圆月，再然后，从月亮的一侧出现明亮的月牙，并逐渐增大，直到整个月亮又变成和往常一样明亮的满月。

我们不难想象，古人第一次看到这种情景时，内心一定是崩溃的。而这个现象，就叫“月食”。下面这组图，一个是月相，一个是月食。它们的区别还是很明显的。

可以看到，月相与月食图中月亮变化的缺口形状是不一样的。如果是因为“地球把太阳光挡住了”，那么月亮上应该会出现一个地球形状的影子，地球是球形的，影子当然就是圆形的，所以，月食发生时，月亮上缺掉的那部分是圆的。但在月相变化中，月亮缺掉的部分却不是圆形，看起来更像是一个半明半暗的球在转身。

在中国科技馆二层“探索与发现”A厅有一件展品“月相”，可以帮你更直观地理解月相，你会发现：如果以你自己为参照物，月相原来真的是一个半明半暗的球在转身！

月球本身是不发光的，全靠太阳照亮，而太阳只能照亮月球的半面，月球又是围绕地球公转的，所以，当月球转到地球周围的不同位置时，它就会把不同比例的亮面朝向地球，这时候我们看到的，就是月亮在一个月时间内，阴晴圆缺的变化。

也许你觉得哪里不对劲，当地球处于太阳和月球中间时，不就把太阳光挡住了吗，这时候咋还是满月呢？这是因为，月球轨道（白道）和地球轨道（黄道）有一个夹角，所以，从相对于地球轨道的俯视角度看过去，好像日、地、月在一条直线上，其实月球的位置通常要偏离这条直线一点点。当然，也有时候，月球正好转到轨道上相对于地球“齐腰”的位置，这时候，三者就在一条直线上了，月食也就发生了。例如下面这张图，如果从俯视角度看，似乎都是日、地、月处于一条直线，但左右两个位置会形成满月，而中间的两个位置会形成月食。

这就好比你背对着光源向前捧着一个篮球，如果你把篮球斜向上举过头顶，你就会看到篮球被光照亮了，如果你把篮球捧在胸前，身后的光就会被你的身体挡住，照不到篮球上了。前一种情况就是常见的满月，后一种情况就是月食。

最后可能还有人要问，月食发生时的暗红色月亮又是怎么回事呢？这缘于地球表面的大气层对阳光的折射，使阳光在通过地球边缘时，不是直线前进的，而是有一点点向内拐，从而照在月球表面。那么为什么平时阳光把月球照得白白的，经过大气层折射的太阳光就把月球照红了呢？这是因为大气对其他色光有很强的散射作用，只有红光能够留下来穿过大气层（可以参考《饭盒里的蓝天红霞》文中的解释），于是一轮暗红色的月亮就出现了。

中国科学技术馆展览教育中心 李博供稿