最熟悉也最神秘的月球，普通人到底該如何觀測？

作者|王思亮

審核|鄭成卓

編輯|趙經(jīng)遠

當你擁有了一架天文望遠鏡，往往會將其對準月球，并且驚嘆于其表面的坑坑洼洼以及明暗對比。作為地球的忠誠伴侶、唯一天然衛(wèi)星，月球自古以來就吸引著人類的目光，并且是迄今為止人類唯一踏足過的地外星球。上世紀50年代末到70年代初，蘇聯(lián)與美國向月球發(fā)射了數(shù)十個探測器，而美國的阿波羅計劃在這一時期完成了6次載人登月。如今全球又掀起新一輪探月熱。繼我國日前載人登月初步方案公布之后，載人月球探測任務新飛行器名稱也正式確定，新一代載人飛船命名為“夢舟”，月面著陸器命名為“攬月”，它們將與長征十號運載火箭一起完成中國載人月球探測任務。

如果要專門觀測月表特征，應該選擇什么時機呢？人們往往認為只有滿月時是最佳的時機，因為此時太陽直射月球朝向地球的那一面（通常稱為月球正面），這使得月球正面的亮面面積最大，亮度最亮，這時一輪滿月高懸天空，給人們帶來了十分深刻的印象。但實則不然，在傾斜的太陽光照角度下的月球，向人們展示著更為豐富的月表光影細節(jié)，同時也可以避免滿月時，月光經(jīng)望遠鏡匯聚后刺眼的光芒和耀眼的輻射紋對觀測造成的影響。東漢末期的大文豪曹操就有詩賦曰“月明星稀”，月球的視亮度可達-12.5等，是除了太陽以外最明亮的天體，亮度相當于百米開外一盞40瓦白熾燈泡，足以照亮半邊天空。

月面詳圖|來源：杭州天文愛好者協(xié)會

觀測月球對器材的需求很低，但是也擁有極高的上限。既可以裸眼觀測月相、嘗試識別月海以及大型環(huán)形山，也可以使用大口徑望遠鏡拍攝多幅馬賽克并后期拼接，以拍出上億像素的超清照片。使用高倍望遠鏡目視（尤其是搭配了雙目裝置的設備），就好似登月勘探的感覺。地月平均距離約為38萬公里，在地球上用望遠鏡觀測月球，如果放大300倍，就相當于在距離月表約1000公里的高度裸眼觀測月球，這時觀測者之于月球的距離就和繞月運行的航天器近似，可以看到海量的環(huán)形山細節(jié)。在月球的晨昏線附近，這些環(huán)形山的陰影會被大幅度拉長，與被太陽直射的滿月形成鮮明對比，極具立體感。

在月球上有很多值得一看的特征，而并不只是初看上去似乎別無二致的坑坑洼洼。從著名的哥白尼環(huán)形山及其輻射紋到宏偉的阿爾卑斯山脈，從壯觀的施勒特爾月谷到美麗的虹灣，從神秘的直壁到難得一見的月球X，月球上蘊藏著數(shù)不清的美妙景象等待人們去挖掘。更多目標可以參考東莞科學館劉晶老師牽頭制作的帶月面地形標注的超高清月面地圖，他們在近期發(fā)布了包含1294個標記的4.5億像素第3版中文月面地圖。本人之前根據(jù)自己的觀察經(jīng)驗，結合其標注圖并參考了Lunar 100以及鮑國全先生的《月球攝影觀測圖冊》，適量選取了72個較有觀察趣味的月表特征作為“觀月72清單”（見本文附表及參考資料4），希望能滿足一些愛好者的入門興趣。篇幅有限，這里就不逐一列舉介紹月表地貌的具體情況了，建議感興趣的愛好者可以閱讀鮑國全先生的《月球攝影觀測圖冊》（包含上下兩冊），并通過望遠鏡去親自感受月表觀測的美妙。

月面圖|來源：國家天文科學數(shù)據(jù)中心，東莞科學館劉晶老師

觀測月球特征時，可以結合望遠鏡分辨率以及特征的實際大小進行預估。一臺6英寸的望遠鏡擁有0.8角秒的解析力，相當于能分辨出月面上長度約2千米的物體。如果你想從一幅月球地圖上估計某一月表特征的實際尺寸，那么有一種比較便捷的方法：已知月球的直徑是3476公里，D是月球地圖上月球的直徑（以毫米為單位），X是月球地圖上環(huán)形山的直徑（以毫?為單位），那么環(huán)形山的真實直徑d（以公?為單位）可由d=3476X/D給出。

而月球山峰或環(huán)形山壁的高度可以通過測量其陰影投射在月球表面或環(huán)形山底部的長度d來確定。如下圖，θ是日光入射角度，等于明暗分界線到環(huán)形山的經(jīng)度差Φ，月球山峰或環(huán)形山壁的高度h=L*sin(θ)≈ L*tan(θ)= (L*d)/1738。

月球山高示意圖

附表：觀月72清單

參考資料

1、探栓怪、喻園，月球，天文觀測Wiki|Fandom，https://messier.fandom.com/zh/wiki/%E6%9C%88%E7%90%83

2、我國載人登月方案公布，新華網(wǎng)，http://www.xinhuanet.com/tech/20230713/7a1e465d689b49eb96f05606b233007b/c.html

3、中國載人月球探測任務新飛行器名稱正式確定，新華網(wǎng)，http://www1.xinhuanet.com/politics/20240224/e9d7979a06b848eeac4011608faa173c/c.html

4、喻園天文，觀月72清單第一版，知乎，https://zhuanlan.zhihu.com/p/523469120

5、包含1294個標記的4.5億像素第3版中文月面地圖來了，微信公眾號“虛擬天文臺”， https://mp.weixin.qq.com/s/jBVm86ZR9xsa91haHzy4yQ

6、月面地形標記地圖（第三版），國家天文科學數(shù)據(jù)中心，https://nadc.china-vo.org/res/r100891/

7、鮑國全，月球攝影觀測圖冊，http://kcatlas.blogspot.com/2016/08/blog-post_85.html

8、Part 3: Measure the Height of Lunar Craters，Imaging the Universe, the University of Iowa Department of Physics and Astronomy，https://itu.physics.uiowa.edu/labs/observational/observing-lunar-features/part-3-measure-height-lunar-craters

9、Charles A. Wood，The Lunar 100，Sky & Telescope，https://skyandtelescope.org/observing/the-lunar-100/

10、Paul G. Abel，Visual Lunar and Planetary Astronomy，Springer New York，21 August 2013

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