雖然自古以來就有「十五的月亮十六圓」這一說法,但事實上中秋的月圓之時每年都不一樣。

圖片來源:Veer相簿

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Part.1

月形:圓月幾時有?

癸卯年八月十五,也就是2023年的中秋時節,月亮最圓的時刻是在9月29日17時57分。

今年「十五的月亮十五圓」,但是最圓時刻正值白天,要想看到圓月不太現實,需要等到傍晚時分,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過,但與最圓的時刻相比,普通人的肉眼並不能分辨出差別。

也就是說,雖然當我們能看見明月之時已經稍許錯過了月亮最圓時刻,但這種變化僅靠肉眼其實很難分辨。因此,月有陰晴圓缺並不能被我們的肉眼識別出來,賞月之旅仍然可期。

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Part.2

月時:何時上梢頭?

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,是因為月球在橢圓軌道上繞地球轉動,從一個滿月到下一個滿月,平均需要29天12小時44分鐘,也就是差不多一整天的時間。

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在「望」時,月、地、日最接近一條直線,月亮因此也最圓、最亮。但由於月亮(圍繞地球的)轉速有快有慢,因此每次抵達「望」的時間不同,大多在農曆十六日、十五日,甚至十七日凌晨(也有少數情況在農曆十四日)。

十五的月亮為什麼十六圓?有兩個重要的原因。

第一個原因:一個「朔—望—朔」的完整週期是29.53059天,從朔(新月)到望(滿月)再到朔(新月)。既然「朔—望—朔」的週期平均是29.53天,那麼一個「半週期」(即「從朔到望」或表述為「從新月到滿月」)的平均值則是14.77天。請大家注意,這裡講的都只是「平均」值。

根據農曆曆法規定,朔所在這一天為每月初一日,這就像國人傳統的虛歲紀年,人生下來就記有一歲,而不是像週歲法,從出生零歲到整整滿一年後,才算滿週歲(一歲)。

其實這就是「十五的月亮十六圓」的精妙所在,理解這一點,是理解這個問題的第一個關鍵。

同是初一日,朔可能發生在凌晨,也可能發生在晚上,而且每個朔望月本身有長有短,使這個問題分析起來非常複雜。

為了方便把這個複雜問題說清楚,我們打個比方,例如當我們以平均半週期14.77天為考察依據時,那麼即使「朔」的時刻發生在凌晨(我們把這個凌晨所在的那天記之為朔日初一),那麼到「望」的時候(1.00+14.77=15.77),無論怎麼著,也已經是十五日傍晚六點多鐘了。

注意我這裡的1.00,是用其代表「初一的零點」,如果「朔」出現的時候是初一的正午(即一天的一半時刻,一天的正中間位置),那就用1.50來表示,那如果朔出現在這一天的很晚,快到23點了,那麼這一天既必須是朔日,我們也必須把它記錄成1.96…有了這樣一個定量的關係,分析起來就比較清楚了。

但有人可能會說不對啊,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」的時刻也只是會在15.77和16.77,分別對應於十五的和十六的晚上九時左右。

十五的月亮無論「十五圓」還是「十六圓」都能理解了,但是「十四圓」和「十七圓」又是怎麼來的呢?

注意。敲黑板。我剛才不是說了嗎?14.77天只是一個平均值。

這就不得不提及第二個關鍵原因。

月球繞地球的運動軌道、地球繞太陽的運動軌道都近似為橢圓形,根據開普勒定理,運行速度時快時慢。月球在某段時間裡「步伐」的急緩,決定了從朔到望的間隔,最短約13.9天,最長約15.61天。這就使得滿月也可能發生在農曆十七,或是農曆十四。

從以上知識出發,我們得到造成該結果的兩個原因:其一是我們通常把出現朔的當天,直接記為初一(直接「給一分」,不用「從零滿週歲」。)另外,朔不一定出現在初一的凌晨,也有可能出現在初一的中午或傍晚,這就給出出了一個「餘量範圍」。

其二是月球繞地球旋轉的軌道是橢圓形的,而且橢圓軌道本身還在進動。根據開普勒第二定律(也稱為面積定律,具體就是相等的時間內,掃過的面積相等),當月球離地球比較近的時候,線速度和角速度都比較大;當月球遠離地球的時候,線速度和角速度都比較小。這於是導致在一個週期中,朔—望—朔交替的速度並非均勻流逝,而是時快時慢。所以運動速度不同,就造成了滿月並不是在一個月正中間。可能晚一點,出現在農曆八月十六,甚至可能更晚,出現在農曆八月十七。

當然,也可能會出現得更早一些,出現在農曆八月十四。「十五的月亮十四圓」,這何以可能?我斬釘截鐵的回答「有可能」。

當月球繞地的軌道旋進成為橢圓遠軸恰好指向的特定方向時,此時如果又恰逢「朔」發生的比較早,兩個「有利」因素疊加,這樣月亮就會在有了一個「起了個大早」的「朔」後,便「急匆匆地快速趕路再去趕個早集」。

於是「早和快」相加,「天時地利」湊一起,「借得東風」的明月,得以以最快的速度到達滿月。於是乎,十四圓的情況便出現了。

在21世紀的這100年中,統計結果顯示,共有1241次「滿月」出現在農曆八月十七、十六、十五和十四。其中,出現次數最多的是農曆八月十六,共有579次;其次是農曆八月十五,共有468次;再次是農曆八月十七,共有188次;次數最少的是農曆八月十四,僅有6次。

最近的一次出現「十五的月亮十四圓」,就是在2020年庚子鼠年農曆六月十五 ,離我們並不遙遠,我們都經歷過,只是已經過去。

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Part.3

月色:何以如此斑斕?

我們一起賞完了月亮的形狀,知曉了月亮出現的時間變化,那麼月亮的顏色又藏著怎樣的奧秘呢?為什麼月亮看上去的顏色有時是金黃的,有時卻是銀色的?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的關係,當在地平線上的時候,有時候會出現紅色,這和太陽在地平線上是紅色的原理近似。因為穿越較厚大氣到達人眼中之時,只有紅色能夠穿透大氣,其他顏色的光都被色散分開。

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這種現象在月食的時候尤為明顯。當月球完全進入地球的本影,理論上所有的陽光都被地球所遮擋,但由於地球大氣層的存在,完美充當了色散稜鏡加濾光器的作用,紫、藍、黃、綠光被大氣阻擋後,只有穿透力較強的紅光折射到月球上。

這時候如果我們人類能夠站在月面上仰望地球,就會看到地球的大氣層被一圈壯麗的橙紅色光環所環繞。如果我們人類能有幸看到這一幕,那一定會令所有人都感到震撼無比。

「小時不識月,呼作白玉盤。又疑瑤臺鏡,飛在青雲端。」可見在古人的詩作中,他們並沒有經常看到紅月,反而看到的多是白玉色的月亮。那麼銀白色月亮又是怎樣形成的呢?

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我們知道,當太陽的「紅、橙、黃、綠、青、藍、紫」七種顏色的光聚合在一起時即為白色光,而月亮本身並不發光,所發的光是反射的太陽光。

顯然同理,當月亮將對映於本身的光線反射後穿過大氣層時,如果七色光中的任何一種都沒有被吸收掉,那麼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常會看到的月亮顏色。它又是怎樣形成的呢?

當月光穿過大氣層的時候,水汽、塵埃等雜質會吸收掉波長較短的青、藍、紫光,剩下的幾種顏色光混合起來,進入我們眼簾後就形成了我們看到的黃色月亮。

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當大氣層中水汽越濃,月亮就會越偏重橙紅色。當月亮斜穿大氣層在地平線附近出現時,光線會走更長的距離,所遇阻礙塵粒也會比垂直穿過時多得多,故冷色光被吸收或散射掉的也會更多。所以月亮在地平線的時候,會更顯橙黃色,煞是美麗迷人。

或許還有小夥伴會問,藍色月亮我們也不多見,這種看上去靜謐的色調又是如何在月亮上形成的?

沒錯,藍色月亮的確並不多見,但並非不存在。因為藍色月亮形成的條件非常苛刻,所以才不容易被我們觀察到。在歷史文獻資料的記載中,藍色月亮代表著自然災難的發生。

圖片來源:Veer相簿

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凡是有藍色月亮記載的資料裡,大多都伴隨有火山爆發、地震、森林火災等災難。當這些災難發生時,就會在空氣中形成大量的煙霧顆粒,這些細微顆粒能將紅、橙、黃等較長波段的光統統吸收過濾掉,只讓藍紫光通過,所以到達我們視覺的光就形成了藍色月亮。

Part.4

與子共中秋

金風薦爽、玉露生涼、丹桂飄香,中秋的圓月裡既有思念之意,相聚之期,又有許多自然科學的秘密。

最後,祝願各位在中秋佳節能與想見的人相聚,即使無法團圓也能隔千里兮共明月。

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