地球視角：月球只能看見一面但為什麼是59%？

本期看點：

月球只能看到一面，但實際能看到不止50%而是59%，且看月球“天平動”如何跳起搖擺舞？

PS:

上一期眼鏡哥分享了“月球繞地球公轉，遵從衛星繞行星公轉被潮汐鎖定的規律，使得它總以同一面對著地球”；但分析過程中有意忽略和捨棄了一些不影響主體結論的因素，造成了我們實際上能多看到9%的月面，而不僅僅是月球的正面（50%），所以實際上我們看到59%的月面。本期我們就來說說這個誤差因素“天平動”是如何產生影響的。

1、什麼是月球天平動？

天平動又稱為天秤動。是指天文學中，從衛星環繞的天體上觀察所見到的，真實或視覺上非常緩慢的週期性振盪。儘管天平動亦適用於其他衛星、行星，甚至太陽，但天文學家們長久以來都只用在月球相對於地球的視運動，並且選擇一個點來平衡與對比晃動的尺度。視運動說白了就是我們視角不同而感覺到月球在晃動，其實是由於地月位置的上下左右的變化產生的。

2、天平動如何影響的？

月球天平動分兩種形式：幾何天平動和物理天平動。幾何天平動又包括緯度天平動、經度天平動、週日天平動三種。

幾何天平動

①經度天平動

經度天平動是月球繞著地球公轉的軌道有少許的離心率造成的結果。

當月球由近地點向遠地點移動時軌道速度逐漸減慢，由遠地點向近地點移動時速度逐漸加快，但月球的自轉速度始終不變，所以月球在軌道上的位置有時超前、有時落後於自轉的角度。在月球赤道上每一度相當30公里，所以經度天平動可以使我們在東西側多觀察到約235公里的月面。這雖然不是很大的地區，但是我們看見的正對地球的點將因而改變。

經度天平動區間約為：±745‘

②緯度天平動

緯度天平動是月球自轉軸的法線對月球繞地球的軌道平面有少許的傾斜造成的，其起源類似於地球公轉太陽時造成季節變化的現象。月球的自轉軸相對於白道的傾斜角為1。54，黃道與白道的交角為5。14，因此緯度天平動的最大值為±6。7 ，相當於在南北極方向約200公里的距離。

緯度天平動區間約為：±641’

③週日天平動

週日天平動影響較小，是地球自轉所造成，它使地面上的觀測者從地月中心連線的西側轉至東側，因而先多看見一些月球的東側，然後多看見一些月球的西側。地月的平均距離38萬公里，地球半徑6，378公里，地球的自轉將使觀測者最多能在赤道的東西側多看見約30公里的區域。

週日天平動就好比你歪著頭看一個人，兩側臉將看得更多更清楚

不過週日天平動區間約為：±1

物理天平動

物理天平動不同於前面三種幾何天平動，這是月球真正的擺動。由於月球的三條主慣性軸長度不等（非規則性球體），加上橢圓軌道造成的距離改變，在地球引力作用下，發生對平均位置的偏移（月球質量中心偏離軌道），需要調整姿態迴歸平衡，好比騎腳踏車調整重心。但是物理天平動比幾何天平動小得多，他的擺動從未曾大於0。04，所以一般都忽略不予考慮。此外，月震（月球上的地震）、隕石撞擊也會影響到月球上正對地球的點。

舉個例子：將月球放在手機裡，或者直接想象成一個手機，給月球接通電話訊號，於是開始了不停的振動。

PS：

多種天平動運動同時進行，不是單一作用，輪流作用，不是簡單的相加，而是交叉重合包含等多種可能，同時疊加作用。也是一個連續變化過程，經過各位天文科學家長期觀察計算，最終得出了59%的結論。

如果難以理解，就想象一下你的男神或者女神對你左右搖頭或上下點頭，這樣你不僅能能看到他的完整臉龐，還能看到左右耳後、頭頂的旋渦，性格的下顎。

下圖為月球一個週期（公轉/自轉）的月相和天平動作用效果（來自網路）。

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