月球是距離地球最近的一顆星球,也是迄今為止我們?nèi)祟愄ど系奈ㄒ坏囊活w地外星球,不出意外的話,隨著人類航天技術(shù)的突飛猛進,在不太遙遠(yuǎn)的未來,月球就將成為人類的旅游勝地。相信大家一定會比較好奇,在月球上看地球會是一種什么體驗?地球會有多大?又有多亮?今天我們就來聊一聊。
月球本身是不會發(fā)光的,我們看到的月光其實是月球反射的太陽光,這就意味著我們只能看到月球被太陽光照亮的那一部分。由于月球一直在圍繞著地球公轉(zhuǎn),它與太陽以及地球的相對位置就會出現(xiàn)周期性的變化,因此在不同的時間點上,我們地球上觀察月球被照亮的那一部分的角度都不一樣,月球也就呈現(xiàn)出了不同的形狀,這就是月相形成的原因(如下圖所示)。
同樣的,在月球上看地球,地球也會因為反射太陽光而發(fā)光,并且也有各種“地相”,下圖為1969年7月阿波羅11號在著陸前拍攝到的地球照片,我們可以看到地球有一部分隱藏在陰影中。
(圖片來源:NASA)
太陽的直徑高達1.392 x 10^6公里,月球直徑卻僅為3476公里,然而在我們的眼里,太陽和月球的大小卻幾乎是一樣大,為什么會這樣呢?原因就是我們的眼睛很容易受到“欺騙”,這是一個視角問題,對于同樣一個物體,如果它離我們較近,其視角就較大,我們就會認(rèn)為這個物體比較大,反之則會認(rèn)為它比較小。
雖然太陽和月球的大小差距巨大,但是月球相對來說距離地球非常近,其視角要比太陽大得多,因此我們從地球上來看,這兩者的大小就成了幾乎一樣大。
在月球上看地球,只是在同樣的距離上改變了觀測點,由于地球的直徑(12756公里)是月球直徑的大約3.7倍,所以我們在月球上看到的地球直徑,大約會是在月球上看到的太陽的3.7倍(注:日地距離與日月距離的差距很小,這里將其忽略不計),在“滿地”的情形下,其發(fā)光面積相當(dāng)于大約14個太陽(注:這里的描述指的是視覺效果)。
每一個天體反射陽光的能力都不一樣,在天文學(xué)中通常用“反照率”來表示,簡單地講就是,“反照率”是指在單位時間內(nèi),天體反射的來自太陽的輻射量,與太陽輻射到這個天體的總輻射量的比值,由于太陽主要是以可見光的形式向外輻射能量,因此我們可以認(rèn)為在面積相等的情況下,一個依靠反射太陽光來發(fā)光的天體,其“反照率”越大,它的亮度就越高,反之亦然。
相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,月球面對地球這一面的反照率僅為0.09,而地球的平均反照率則為0.367,在此基礎(chǔ)上,地球的直徑又大約是月球的3.7倍,據(jù)此我們可以得出,在月球上看地球的亮度,將會是地球上看月球的亮度的大約55.82倍(注:這個亮度比例是在兩者相位一樣的條件才能成立,如“滿月”和“滿地”)。
月球早已被地球潮汐鎖定,月球自轉(zhuǎn)一圈的時間剛好等于它圍繞地球公轉(zhuǎn)一圈的時間,因此月球永遠(yuǎn)都只能用正面對著地球。也就是說,假如你在月球上不移動位置,那么你就會看到地球永遠(yuǎn)都會掛在天空中的某個區(qū)域,并且以每23小時56分又4.09秒轉(zhuǎn)一圈的速度緩緩自轉(zhuǎn)。
需要指出的是,地球并非在天空中完全不動,這是因為月球在圍繞地球公轉(zhuǎn)的過程中會出現(xiàn)一些周期性的輕微晃動,其主要原因有兩點,一是月球的軌道有一點離心率,二是月球自轉(zhuǎn)軸并不完全垂直于軌道面。月球的這種晃動被稱之為“天平動”,下圖為在一個周期里月球“天平動”的情況。
想象一下,在月球上來把椅子坐下,看著漆黑的太空背景中,一顆碩大的藍色行星穩(wěn)穩(wěn)地掛在天空中的某處,隨著它的緩緩轉(zhuǎn)動,人類的家園就盡收眼底,這種體驗將會是多么的美妙!