宇宙中有无数的天体在不停地运动着，但日月两天体给地球人的印象是最深刻。由于日月地三天体绕转，除了在地球上产生昼夜交替、四季五带外。还有特殊天象的产生。日月对地球和人类的影响远比太阳系其他天体鲜明得多。比如月相变化给人的印象远远超过金星位相的变化；日食的壮观远超金星凌日现象的数倍；日月引潮力的影响远远超过太阳系其他天体对地球引力的作用等……

月相

人们观测月球，很容易发现月球的视形象有圆缺的变化，我们把月球圆缺的各种形状称为月相。它是人们最常见的、也是最熟悉的一种天象。

月相图

月相的成因

我们知道月球、地球本身都不发光，两者只能反射太阳光。那么，在太阳照射下，月和地总是被分为两部分，即光明和黑暗两部分。人们在地球上观察明暗两部分的对比，虽然时刻发生变化，但有一定的规律可循。这种变化视日、月、地三者的相对位置而定。当月球和太阳在天空中投影大致重合，称为“朔”，从地球上看，此时月球是全暗的。以后，月球逐渐沿着它自己公转的轨道向东运动，月球逐日与太阳拉开距离，当月球投影与太阳投影约成90°时，称为“上弦”，这时从地球上看，则见到月球的西半面被太阳照亮，约在日落时位于中天附近。当月球投影与太阳投影相差180°时，由地球上看到满月，称为“望”，太阳在西方落入地平时，月球从东方升出地平。当月球投影与太阳投影有270°时，称为“下弦”，下弦月要在后半夜才能看到，这时我们看到月球东半面被照亮，随着月球投影与太阳投影大致重合时，又是“朔”。从一次朔到另一次朔所经历的时间叫“朔望月”，平均长为29.5306日，朔望月是月球圆缺变化或盈亏的周期，也是月球同太阳的会合周期。

月相成因示意图

月相的意义

自古以来，有多少诗人墨客在吟诵、描绘月亮，抒发自己的情思。如：“举头望明月，低头思故乡”，“人有悲欢离合，月有阴晴圆缺，此事古难全。但愿人长久，千里共婵娟。”表达了多少人期盼团圆的愿望。月相对人类的意义关系密切。

（1）月相与历法：利用月相周期，提供可作为一种计算时间的尺度，为编制历法提供参考。如太阴时，阴阳历的初一、初二……，十五等。

（2）月相与夜晚照明：利用夜晚月亮照明，尤其在满月可以自然照明。

（3）月相与地球上方位：依月相定方位。可根据月相出现的空间位置，可大致判断地表方向，如峨眉月上弦月凸的方向指向西边；下弦月、残月凸的方向指向东边。

利用月相定方向

（4）月相与潮汐相关：涛之起也，随月盛衰。沿海的潮汐活动就是主要由由月亮引力作用产生的，如初一、十五大潮，初七、八、二十三，四是小潮。

（5）月相与信仰：某些宗教活动与月相有关，特别是伊斯兰教对月球是十分崇拜的。

（6）月相的“寓意”：常有“花好月圆”、“月有阴晴圆缺”等说法，而满月往往代表着圆满、顺利和吉祥的意味。

（7）月相与人生：明月当空照，常给人以舒畅、欢乐的心情，而在没有月亮的夜晚，人们的心情容易是忧郁、沉重的。月亮与人生的关系或许是相当密切的。就月球相对于地球与太阳的位置来说，有四个关键的日子，即朔，上弦、望与下弦，有研究者对人群进行统计分析有证据认为人的出生、人的精神状态与月相有关。

关于月相的小故事：

法官利用月相规律办案

事情发生在法庭上，有个被重金收买的证人一口咬定他亲眼目睹罪犯犯罪的全过程。供词是这样的：1997年9月9日，下半夜约凌晨3时，明月高挂，本人看到被告正在偷窃，因有月光，看得一清二楚。可法官根据证人的“证词”，查阅了历书后，就断定证人的“证词”是谎言，属于伪证，证人犯了诬告罪。可此证人不服，法官请天文学家作证。天文学家讲述了月相变化的规律。并指出1997年9月9日是农历初八，上弦月，下半夜不可能看到月亮。法官正是运用了科学知识，分析了当天晚上的月相以后，才作出判断的。伪证人在铁的事实面前只好心服口服，最终才证明了被告是无辜的。

交食

所谓月食，指当月球运行至地球的阴影部分时，原本可被太阳光照亮的部分，有部分或全部不能被直射阳光照亮，使得位于地球的观测者无法看到普通的月相的天文现象。所谓日食指的是当月球运行在日地之间，月球的影子落在地球上，使得地球上的人们暂时看不到太阳活看到部分太阳的现象。日食和月食是一种天文自然现象。我们把日食和月食统称为交食。

交食的成因

日、月食的发生与日、月、地三者运动有关，为了把其中原理说明清楚，我们在此先从天体投影谈起。

太阳能够发光，而地球和月球不会发光。当阳光照射到地球或月球上时，其身后会有一个投影，影子的结构可分为三部分，即：①投影的主体，指顶端背向太阳的会聚圆锥，这叫本影；②本影延伸，是一个与本影同轴而方向相反的发射圆锥，这叫伪本影；③在本影和伪本影的周围是一个空心发散圆锥，这叫半影。在本影里，阳光全部被遮；在伪本影里，太阳中间部分的光辉被遮；在半影里，部分阳光被遮。

天体的影子

天体投影的大小和长短是变化的，它决定于发光天体和投影天体的大小以及它们之间的距离。由于日、地、月三者的大小是基本固定的，所以，月、地投影的范围主要由日地距离以及月地距离所决定。一般来说，两者的距离越大，投影就越长。

地球比月球大得多，若地球处在日地平均距离上，它的本影长达1 377 000千米，而月地平均距离只有384 400千米，月球要是始终在这个平均位置上，地球本影的截面比月球大圆的截面大得多。因此，月球完全有可能整个进入地球的本影和半影，发生月全食和月偏食。月影笼罩在地球上，发生日偏食或日全食或日环食。而实际上，日地有近日点和远日点，月地有近地点和远地点，所以月球不可能老进入地本影；月影不可能笼罩整个地球，只能在地球上的部分地区扫过，但月球的影子也不可能老笼罩在地球上。又因为，无论日、地、月之间的距离怎样变化，地球的本影总比月地距离长得多，故月球不可能进入地球的伪本影。

当日、月合朔时，月球本影的平均长度为374 500千米，比月地平均距离略短。因此，在通常情况下，只有月球的伪本影或半影可能会扫过地球。当月球处在近地点和地球处在远日点（此时月球离日亦较远），又日、月合朔时，月球的本影就可能落到地球上。从另一个角度讲，太阳的平均视半径为15′59″. 6，月球的平均视半径为15′32″.6，在通常情况下，月轮不可能全部遮住日轮，只有当月球离地近和离日远且又日、月合朔时，月球的视半径才会略比太阳的视半径大，月轮便可全部遮掩日轮。

根据上述讨论，也可以概括为当地球上部分地区进入月影时或月球的影子落在地球部分区域时，那里的人就可以看到日食；当月球进入地影时或地球的影子遮掩月球时，地球上向月半球的人就会看到月食。

交食的观测

日、月全食是宇宙间最壮丽的天文现象之一。地面观测受限天气影响。

观测日食现象时，不能用肉眼直接看太阳，否则对眼睛会造成严重的伤害。建议要用减光设备，如：（1）戴墨镜观测；（2）将玻璃涂上墨后观测；（3）将墨汁倒入一盆清水中，通过反射的影像观测太阳，中国古人观测日食时用的就是这种方法。（4）利用两块板子，在其中一块板子上挖一个小洞，让阳光穿过这个小洞投影到另一块板子上，这时太阳的像就会投射到上面，用肉眼观测很安全。即针孔投影观测。（5）利用望远镜投射板观测投影。但是千万不要用望远镜直接看太阳，否则将烧坏眼睛致盲。如果要用望远镜观测，必须在镜片上加上滤光片。注意：摄影者也不可以用没有采取滤镜保护措施的相机直接拍摄太阳。

观测月食机会比日食会多，人们可以直接用肉眼或借助望远镜观测。

日食和月食除日轮被食与月轮被食这一根本性区别之外，观测日月食在现象上还有不少区别，在日全食时，还可很好地观测太阳的色球和日冕，并进一步了解太阳大气的结构、成分和活动情况及日地间的物理状态；能更好地理解日月地三天体的运动状况。

关于交食的小故事

故事之一：月食救了哥伦布

著名的航海家哥伦布在环球旅行途中，遇到了麻烦，长时间得不到食物，当时处境颇为危险，幸好他既是航海家，又是天文学家，对日月地天体运动规律很熟悉，经过计算他推算出1504年5月1日晚上要发生月全食，他事先不说，等到了那一天，哥伦布就对加勒比人说，如果再不供应食物，夜里就不给他们月亮。果然，当天月亮一升起来就慢慢被食。这一招还真灵，加勒比人马上把哥伦布奉为神明，向他献上丰盛的食物。这就是古代曾记载的“月食救了哥伦布”的故事。

故事之二：日食带来和平

事情发生在公元前6世纪，当时在小亚细亚的地方，吕底亚和麦底亚两大部落为争夺地盘，已经打了5年仗。战争拖得越久，双方积怨越深，百姓遭受苦难也越重。天文学家泰勒斯痛恨这种无谓的厮杀，决定利用一次难得的日全食来消除战祸。于是他公开宣布：“上天对这场战争十分厌恶，特皆日食向大家示警。如若不肯停战，将有大灾难临头。”不久，地中海和小亚细亚地区果然出现了日食，战场上空逐渐变得天色昏暗，很快连太阳都看不见了，阴风阵阵。两军将士早都听到泰勒斯的预言，此时惊慌万分，纷纷仍下武器，对天祈祷。尽管太阳过一会儿就出现，可是，这场仗却打不下去了，双方当即讲和。这也是第一次有记录的日食预报。

潮汐

潮汐是因月球和太阳对地球各处引力不同会引起的水位、地壳、大气的周期性升降现象。海洋水面发生周期性的涨落现象称为海潮，地壳相应的现象称为陆潮（又称固体潮），在大气则称为气潮。这三种潮汐中海潮最为明显。中国古代对海潮早就作过细致的观测。汉代哲学家王充在他的《论衡》一书中提出“涛之起也，随月盛衰”，就指明潮汐与月相变化有关。十七世纪，牛顿用引力定律科学地说明海潮是月球和太阳对海水的吸引所引起的。至于陆潮和气潮，都是相当小的，一般必须用精密仪器才能测出。所以潮汐现象并不局限海洋，但是最明显的潮汐现象发生在海洋。海洋潮汐有多方面的因素，其中最基本的因素是天文因素。

潮汐的地理意义

潮汐对地球自转有一种制动作用，能使地球自转逐渐变慢，这在上述已经提及。潮汐现象在国民经济中具有重要的意义，各种海洋事业、海岸带发展都与潮汐涨落密切相关。

（1）人们根据潮汐涨落规律，张网捕鱼，引水晒盐，发展滩涂养殖业。

（2）潮汐发电。潮汐是沿海无污染、廉价的电力来源。它也是最早被人们认识并利用的是潮汐能。1913年，德国在北海海岸建立了世界上第一座潮汐发电站。1967年，法国朗斯潮汐发电站是世界上最大的海洋能发电工程。近期在苏格兰艾莱岛西部一个崎岖不平的半岛上又建一座具有开创性的潮汐发电站，它可以向英国的国家电网供电。这是潮汐能首次得到商业利用。1957年，我国在山东建成了中国第一座潮汐发电站。据统计我国目前沿海有7个潮汐电站。

（3）潮汐与港口。潮汐作用的范围也影响到港口建设，海运的发展。因为现在有些船舶（如超级油轮、超级集装箱等）吨位很大，吃水就很大（超过15米）。在港口的水深设计上就要考虑涨潮的水位，所以有些船舶要等潮水才能靠泊。

（4）潮汐与旅游。潮汐对旅游业发展有影响。例如：我国最大最壮观的潮汐是钱塘江潮，潮头高达8米左右，潮头推进速度每秒达近10米，其壮观景象，汹涌澎湃，气势雄伟，犹如千军万马齐头并进，发出雷鸣般的响声，实为天下奇观。钱塘江在杭州湾流入东海，河口外宽内窄，宽处达100千米，狭处只有几千米。

钱塘江观潮

钱塘江潮是世界三大涌潮之一，是天体引力和地球自转的离心作用，加上杭州湾喇叭口的特殊地形所造成的特大涌潮。“钱塘一望浪波连，顷刻狂澜横眼前；看似平常江水里，蕴藏能量可惊天”。潮头初临时，江面闪现出一条白练，伴之以隆隆的声响，潮头由远而近，飞驰而来，潮头推拥，鸣声如雷，顷刻间，潮峰耸起高高的水墙直立于江面，喷珠溅玉，势如万马奔腾。

（5）领海划定要考虑潮汐。因为国际规定领海以海水落得最低时候的海，所以决定一个国家的领海，就与潮汐现象有关。

（6）岸线划分以潮汐为准。在中国开拓固体地球潮汐形变研究，建成具有国际先进水平的中国重力潮汐基准，发展顾及侧向不均匀性、椭圆、滞弹性、自转地球的潮汐理论。为在国际和中国建立大地测量学与地球物理学的交叉新领域——动力大地测量学做出重要贡献。

本文由李文超摘编自余明编著《日月地与人类》一书第五章，内容略有删减改动。

ISBN  978-7-03-045609-0

《日月地与人类》系统阐述与人类最为密切的日月地所具有的一般特征，以及日地、月地和日月地之间的关系。介绍人类从地心说、日心说及无心说的认识，到探讨地球的宇宙环境及保护人类家园地球的重要性；从地球的自转和公转的规律到阐述所产生的地理意义；从日月地关系到分析月相，交食和潮汐主要天象以及探讨日、月与人类的关系。从日地关系及月地关系总结人类探索太阳及月球的成果。本书内容包括八大部分：浩瀚宇宙与人类家园；地球自转与昼夜更替；地球公转与四季五带；极移岁差及相关影响；日月地系与特殊天象；地球卫星和人类探月；日地关系与太阳活动；日月地系与时间历法。

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