今年將遇上最小滿月 元宵節午夜時分抬頭看月亮會比平常小得多

撰文:臺北天文館
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月球繞地球的公轉軌道是橢圓形,地球在其中一個焦點上,所以地月之間的距離並不維持一定;一年當中會有12至13次的滿月,但每次滿月時的月球可能在公轉軌道上的不同位置,所以每次滿月的距離和大小會不一樣。

若滿月發生時其位置恰好在公轉軌道的遠地點附近,將使得此時地球上所見的滿月視直徑最小。在2024年2月24日20時30分是「望」,隨後於25日的23時01分達到遠地點,望時月心至地心距離405,917.129公里,月球視直徑僅29.43',是今年所有滿月的日子中,最接近遠地點的一個,因此成為今年度的最小滿月。值得一提的是,當天也剛好是元宵節,正是農曆年後的第一個滿月!

統計而言,年度最小滿月洽逢元宵節是很少見的,在20與21世紀各發生2次,分別是上一世紀的1935年2月18日與1962年2月19日,以及本世紀的2024年2月24日與2086年2月28日。由於元宵節固定是農曆的正月十五日,但滿月出現在農曆十五日的比率僅佔不到四成,反而有近五成的滿月出現在農曆十六日,這些因素使得年度最小滿月又逢元宵節的次數又更稀少了些。

為何滿月有大有小?

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影響地球上所見月球視直徑大小的原因主要有四項,分別為;月球遠近、滿月時刻相對於觀測地的時間、大氣效應與月亮錯覺。前三項基本上是實質對月球視直徑大小造成的影響,最後一項則非。對臺灣而言,最小滿月的主要原因是第一項:

一、月球遠近

月球在近地點與遠地點時,視直徑大小會有所不同。由於月球繞地球公轉的軌道是橢圓形,平均大約每27.3日繞地球一周。在每一圈的軌道繞行過程中,都會有一個時刻最接近地球,稱為「近地點」;此時月球與地球的距離約在35~36萬公里上下,這個距離每次或多或少有所不同,這是因為月球受到地球與太陽及其他行星等天體引力的擾動效應的結果。同理在軌道上,最遠離地球的位置則稱為「遠地點」;遠地點的距離約在40~41萬公里左右,月球近時所見視直徑較大,遠時較小,大約每隔13-14個月,會逢一次近地點滿月,此時通常是當年最大的滿月;不過由於每次近地點距離不一,因此這樣的近地點滿月的視直徑也不相同,所以每年最小滿月的大小也不盡相同。

二、滿月時刻相對於觀測地的時間

在地球上不同地點與月球的距離差異,會使月球的大小看起來並不相同。由於「望」或「滿月」時刻乃是以地心、月心與太陽中心三者的位置來計算,以地球中心為中心,月球中心和太陽中心的經度相差180度的瞬間。由於地球是個球體,半徑超過6,400公里,在地球兩側的距離差相對於平均地月距離的384,400公里達3.3%之多!因此,如果滿月時刻發生時,觀測地點恰在午夜時分,那麼觀測地和月球之間的距離,會小於月心到地心的距離;距離縮小,意味著所見的滿月視直徑變大,如同軌道位置遠近造成的效果一樣。

三、大氣效應

由於地球大氣層並不是均勻分佈,一般來說,大氣密度由地面向上空遞減,而光線穿過密度不同、的大氣時會被偏折,即所謂的「折射」。因此,當天體接近地平面時,天體所發出的光被偏折的程度,會比天體接近天頂時還要多。除了密度之外,其實大氣壓力、溫度和濕度等,也都會影響大氣折射效應的程度。視覺上來說,當月球愈接近地平面的時候,大氣折射的效應會愈明顯,月球會看起來更「扁」一些。

四、月球錯覺

月球錯覺是指許多人在觀賞靠近地平面附近的月亮時,會覺得看起來比天頂附近的月亮還大。事實上這純粹是心理作用,一般認為這是因為當月球靠近地平面附近時,地面有距離比較近的景物或建築等,可供與距離比較遠的月球作為比較,而天頂附近則沒有,人類大腦企圖修正這種距離所產生的影響,反而成為一種錯覺。其實不妨拿一個1元硬幣並伸直手臂,在月亮剛升起不久、以及月亮比較接近天頂時來比較,你將會發現其實月亮幾乎是一樣大的,並不如眼睛所見有所差異。

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【本文獲「臺北天文館」授權轉載。】