「不要指著月亮起誓，因為月亮變幻無常，以免你的愛也同樣易變。」——《羅密歐與朱麗葉》

月亮是離我們最近、最熟悉的天體，也是我們人類目前唯一涉足的地外星球。月亮的陰晴圓缺在我們看來似乎理所當然，因此我們很少去思考月亮是如何以及為什麼在變化。今天我們就詳細說下月球軌道變化下的一些天文現象，以及什麼是超級月亮，藍色月亮，恆星月，朔望月，月球天平動和血月？

超級月亮的來歷：軌道偏心率

我們知道變化無常的月亮是物理學的產物。它是引力、軌道進動和偏心率的產物。

約翰內斯·開普勒（Johannes Kepler） 是第一個認識到天體軌道實際上都是橢圓的人；在太空中沒有完美的圓形軌道。相反，所有的天體軌道都有兩個中心，或者稱為焦點。兩個焦點之間的距離可以很近也可以很遠，當焦點靠得越近，軌道就越圓。距離越遠，橢圓或偏心率越明顯。

關於行星的橢圓軌道問題，大家可以通過頭條APP搜索欄搜索「行星軌道為什麼是橢圓的？」裡面有很多詳細的解釋！這裡就不贅述了。

我們根據軌道的偏心率，即偏離圓形軌道的程度來定義天體軌道，給出一個介於0和1之間的值，其中0是圓，1是拋物線逃逸軌道。以太陽係為例，地球軌道的偏心率為0.0167，其中一個焦點與太陽的距離約為三倍太陽直徑。

以天文標準來衡量，地球的軌道已經很圓了！而冥王星的偏心率e = 0.25，更接近數值另一端，因此冥王星的偏心軌道在一年中會進出海王星的軌道，與海王星軌道發生重合。

行星的橢圓軌道意味著，行星在軌道上有時會離太陽近，有時則較遠。我們稱之為近日點和遠日點。本文我們重點討論的是地月系統，所以對月球來說就是「近地點」和「遠地點」。月球的軌道偏心率為0.0549。不算太大，但這也足以引出月球在天空中的一個現象：超級月亮。

超級月亮其實只是一個名詞；月亮還是和以前的月亮一樣。這個術語指的是在月球近地點或近地點發生滿月時，在地面上我們看到的月亮在大小和亮度上會發生變化。近地點與遠地點的滿月相比，超級月亮可以比平時大15%，亮30% !

近地點的滿月永遠不會直接跟在遠地點的滿月後面出現，反過來也一樣，所以我們永遠沒有機會像上圖顯示的那樣進行直接的對比。而且很多滿月都不是發生在近地點或遠地點附近，而是介於兩者之間。事實上，月球軌道每天、每月、每年都在經歷著一系列的漸進變化，而這些不同的變化時不時地疊加在一起，就形成了某種神奇的天文現象。

首先，我們來看看月亮在天空中最明顯的變化方式，那就是每天都會發生改變的相位。月亮在天空中的位置變化是導致月相變化的真正原因。

朔望月和藍色月亮

我們日曆上的月份實際上是根據月球的軌道來計算的，但並不是所有的月球月份都是相同的。有恆星月、朔望月、分至月、近點月、交點月。每種類型的月份反映了月球完成一系列周期所需的時間：相位、背景恆星、軌道上的特定點等等。

大多數人所熟悉的月份是朔望月（農曆月）：月亮從滿月到新月再到滿月的時間周期。月相的變化也是最容易觀察到的！如果我們經常觀察月亮的圓缺，可能會注意到某些月份有時會有兩個相同的月相：最明顯的是兩個滿月，第二個滿月通常被稱為藍色月亮。這是因為朔望月比公曆月短，約為29.53059天。因此我們的農曆每兩到三年會增加一個閏月，即一年13個月。

使情況更加複雜的是，月球的軌道在進動。這意味著近地點（或遠地點）不會發生在月球繞地球每一圈的同一位置。一個近點月被定義為月球回到軌道特定位置的時間長度，近地點到近地點或遠地點到遠地點。一個近點月實際上比一個朔望月短兩天左右，約為27.554 550天。因為地球繞著太陽轉的時候，月球也在繞著太陽轉；月球需要額外多轉一個角度，就能與地球和太陽保持正確的位置，從而產生相同程度的光照或相位。這就是為什麼月球的相位和它在軌道上的位置之間沒有固定的相關性。

然而，每隔8.85年，月球的軌道就會經歷一個完整的進動周期，整個過程又會重新開始。

月球天平動，我們實際可以看到59%的月球表面

月球軌道的平面相對於太陽系的平面（我們稱之為黃道平面）傾斜了大約5.15度。這意味著月球在一年的時間裡在天空中上升或下降超過10度。

最重要的是，月球在其自轉軸上有很小的軌道傾斜（只有1.5度），而且近地點和遠地點的公轉速度不一樣，這樣就會造成月球在繞地球公轉是發生振動，我們稱之為：月球天平動。

月球天平動是從地球上觀測到的月球振動。要充分理解月球的天平動，請回憶一下，月球實際上是潮汐鎖定在地球上的。這意味著，當月球繞地球公轉時，月球的同一面總是面對著我們。這似乎意味著我們只能從地球上看到月球表面的50%。如果月球有了天平動，我們會多看到一些月球的表面積。

通過上圖這個動畫可以看到，月亮在上下左右擺動。其發生的事情有三個方面。

• 首先，月球軌道的偏心，使得月球再近地點和遠地點公轉速度和自轉速度不同步，導致我們可以在左右經度上多看到8°，我們稱為經度天平動，即左右擺動。
• 第二，緯度天平動，即從月球上到下的擺動，是月球軸向傾斜和軌道相結合的結果。（這個和地球繞日公轉一個道理）
• 最後，視差天平動，因為月球與地球的距離只有60倍的地球半徑，會讓我們在經度和維度上多看到1°的月球表面

將所有這三個振動加起來，我們實際上能夠看到月球表面額外的9% ！

月食和日食

月球繞地軌道和太陽赤道平面（黃道）的傾角還會給我們帶來一個額外的結果：月球每個月都會穿過太陽系的黃道平面。這個交叉點意義重大，因為這些交點是日食、月食發生的唯一時間。每一個朔望月，月亮就會經過太陽和地球之間。同樣地，每一個朔望月，地球也會在太陽和月球之間運行。然而，我們並不是每個月都有日食或月食。這是為什麼？因為交叉點和太陽、月球、地球組成的直線必須重合。這樣月球才能在地球前面遮擋太陽或地球才可以將影子投到月球上。我們稱之為：合相！

當發生月食的時候，地球的影子投在月球上，我們會發現月球呈現出了紅色，稱之為：血月。血月其實也只是一個名詞。有人可能認為月全食還不夠刺激，於是就起了一個聳人聽聞的名字。

通常，我們會認為影子是黑色的；地球從太陽前面經過，並在月球上投下陰影。然而，地球並不是完全不透明的；地球的大氣會允許陽光通過，並發生散射和折射現象。當陽光通過較厚的大氣層時（地平線附近和高空），就會變紅，創造出日出和日落的紅色太陽。

還有當光從一種介質到另一種介質傳播時，會因不同的顏色或波長而發生不同的彎曲。波長不同的光其折射率不同。

因此，藍光會被大氣散射，而紅光在穿過大氣層的路徑中占主導地位。在月食期間，陽光不僅會進入地球大氣層，也會穿過大氣層，其中一些會落在月球上！被適量折射的紅光可以照亮月球表面，並將其由黑色變為紅色。如果你在月全食期間站在月球上，你會同時看到地球上所有的日出和日落。因為整個地球大氣外層都是紅色的。

以上就是我們的月球包含的所有物理學現象。