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大姑:“看来,你已经理解了,我们接着往下看。”
小悠:“不,我没有理解,我只是在背诵别人说过的话。我也想理解,我试着通过在脑袋里模拟‘时间三转’来理解这些概念,可是月亮绕着地球、地球绕着太阳转、然后地球还要转,我是转了这个忘了那个,现在脑袋都被转晕了。”
大姑:“我终于明白你在纠结什么了,原来你是什么都知道一点,但都是一知半解,然后把这些知识放在一起一锅乱炖,把自己给绕晕了。
这个问题也好解决,一个常用的办法是缩小时间范围,在一个较小的时间范围内,一部分运动着的物体可以看成是静止的,这样就更容易理解了,你试试看!”
小悠:“较小的时间范围?怎么选才合适呢?”
大姑:“建议你选一昼夜时间。因为你的疑问是月亮白天是不是在天上,所以取一天24小时来看比较合适。”
小悠:“好的。24小时,先在纸上画个圆,作为地球绕太阳转一圈的轨道,地球跑这一圈是365天,一天前进的弧长就是这个圆的365分之一。
而圆是360度,也就是大概1度角对应的弧形,拿角度尺比划一下,就是地球从这走到了这,移动的距离好小,可以忽略不计,所以可以当地球没绕太阳转,呆在原地没动。
而月亮绕地球转一圈是27天,绕地球画一个圆,月亮一昼夜在这个圆上往前走了27分之1,也就是:
360度÷27=约13度。
这个弧形的长度也好小,也对,我们肉眼看月亮时,今晚的月亮与昨晚的月亮相比,并不会有太大的变化,要过好几天才能发现明显的变化,所以可以视为月亮的位置也没变。这样的话,三转就只剩下一转了,只有地球在自己转圈,现在脑袋终于不那么晕了。
但这样新的问题就来了,月亮有没有可能晚上的时候在地球的后背呢?所以我们看不到。”
大姑:“这就要复习一下什么是晚上了?”
小悠:“晚上,不就是看不到太阳的时候,也就是地球背对着太阳的时候。哦!月亮的位置不变,如果月亮跟地球、太阳不在一条线上,而是在地球和太阳连线的左边或右边,白天的时候,月亮其实仍在可以被观测到的位置,并不是在地球背后,所以月亮其实是白天也在天上,只是我们看不到。
当然,我之前说的也不算错,因为地球会转圈,所以总会在某一天某一时,月亮是在地球的背后的,而这个某时,也有可能正好在某天的白天。但这只是偶然的,白天看不到月亮的主要原因还是太阳太耀眼了,把月亮的存在感给耀没了。
当然,地球是一个球形,无所谓前后。所以在说到前后时,实际上是在地球上取了一个点,假设观察月亮的人站在这里,以他的眼之所见来定‘前’与‘后’——我就是以我之所在作为观测点的。”
大姑:“这里有一个需要注意的地方,月球绕地球的轨道,与地球绕太阳的轨道,不在一个平面上,也就是你之前分别以地球和太阳为圆心画的两个圆,不能画在一张纸上,而应该画在两张纸上,然后两张纸互相交叉而过。两张纸间有一个夹角,这个夹角约为5度。”
小悠:“好不容易让三个球转来转去的系统消停些,只剩下地球在原地自己转圈了,现在又多了个平面,还有夹角,我头又开始晕了。大姑,这个夹角反正不大,而且我们又不进行精确计算,就当它们在一个平面上,好不好嘛,大姑!”
大姑:“呵呵!我想先问你一个问题,当太阳、月亮、地球三者处于一条直线上时,会出现什么天文现象呢?”
小悠:“这个我知道,月亮在地球和太阳中间时,可能看到日食;如果地球在太阳和月亮中间时,则可能看到月食。”
大姑:“那圆月出现的时候,三者之间是怎样的位置关系呢?”
小悠:“资料上说,圆月的时候,三者近乎在一条直线上,而且是地球在中间——不对呀,这不应该是月食吗?大姑,我脑子又开始晕了!”
大姑:“月亮绕地球转的轨道,与地球绕太阳转的轨道,两者并不在一个平面上,还记得吗?”
小悠:“哦!这样的话,虽然在我画的纸上,三者是一条直线,但实际上却不是。因为地球和太阳在同一张纸上,而月亮因为之前说的夹角的存在,所以月亮可能不在纸上,也就是在三维空间上,这个直线并不是完美的直线,而是歪了一点。换句话说,就是这条直线会在地球往纸的外面折了尾巴。这样地球就挡不住太阳照向月亮的光了,于是在太阳的照耀下,背对着太阳的地球(夜晚)上的人,看到的就是一轮圆圆的月亮。只有当月球正好运行到纸面的位置,即在三维空间上他们也是一条直线,跟糖葫芦似的一串,才会出现日食或月食的现象。但月亮不乖,经常跑到竹签的外面去,所以日食和月食的现象就不会每个月都出现了。”
大姑:“因为日食或月食的情况比较特殊,为了便于理解,接下来我们谈论日月地这三颗星球在不在一条直线上时,忽略日食或月食这种特殊情况,就当三者在一条直线上,且地球在中间时,是圆月,好吗?”
小悠:“那当然好了,我最喜欢简化了。”
大姑:“在这种情况下,如果三者不在一条直线上,月亮是什么样子呢?”
小悠:“因为月亮自己不发光,依靠反射太阳光,所以只有朝向太阳的那一面是亮的,背向太阳的半个球都是暗的——‘面朝阳光,阴影自然就被你抛到背后了’。
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