還記得今年9月那個(gè)“畫月亮”的梗嗎？有網(wǎng)友在微信群報(bào)料稱，孩子上幼兒園時(shí)，老師布置每天晚上畫同時(shí)間的月亮，連續(xù)30天。孩子義無反顧地選擇觀察晚上12點(diǎn)的月亮，可他心疼孩子，所以代勞，為此瘦了8斤……
小編之前一直挺心疼這位家長的，直到最近聽一位老朋友說起自己的新發(fā)現(xiàn)，才意識(shí)到每晚觀察月亮并繪圖，其實(shí)對(duì)孩子理解月相圖、了解月亮的基本常識(shí)還是有蠻多好處的，至少不會(huì)把“躺”著的月亮，硬拉著“站”起來——
北京外國語大學(xué)附屬杭州橄欖樹學(xué)校天文學(xué)教師秦鴻翼（杭州市天文學(xué)會(huì)理事長），意外發(fā)現(xiàn)：網(wǎng)傳的部分關(guān)于月相變化的示意圖有誤差。
網(wǎng)傳的示意圖中，月球的亮面都直立著（亮面與暗面是左右結(jié)構(gòu)），并且上半月月相中，月球亮面在右側(cè)（指向位于西方的太陽），下半月月相中，月球亮面在左側(cè)（指向位于東方的太陽），反應(yīng)了月球是被太陽光照亮這一個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)。
但事實(shí)上：當(dāng)一彎新月或殘?jiān)挛挥诘仄骄�附近時(shí)，月球的亮面基本都是“躺”著的（亮面與暗面是上下結(jié)構(gòu)，并且亮面在下），像一個(gè)笑臉；而示意圖上的月亮卻是“立”著的。
注：月球是被太陽照亮的，在任何時(shí)候，月球靠近太陽的一側(cè)被照亮，遠(yuǎn)離太陽的一側(cè)為暗面。
秦老師對(duì)照了
義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教材科學(xué)教師用書（六年級(jí)下冊(cè)）月相知識(shí)點(diǎn)部分，發(fā)現(xiàn)上面也有不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋硎觥?/div>
鹿姐姐小科普月相一章的教師用書里，會(huì)要求學(xué)生在日落后不久去觀察月球，記錄月球在天空中的位置以及形態(tài)，并要求學(xué)生做一幅日落后不久月球在天空中方位的示意圖，同時(shí)需要表現(xiàn)月球在每個(gè)位置的姿態(tài)。
“如果教師沒有觀測經(jīng)驗(yàn)，只依據(jù)教學(xué)用書，那么哪怕學(xué)生觀察到的月相是‘躺’的，老師也可能會(huì)給學(xué)生擺‘正’，這就有問題了。”秦老師指出。
教師用書上關(guān)于“月相”知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容
為此，他寫了一篇文章科普“月亮的正確姿勢(shì)是‘躺’而不是‘立’”這一事實(shí)，并引發(fā)許多天文愛好者的討論。
月相變化示意圖上怎么會(huì)出現(xiàn)誤差？今天上午，鹿姐姐聯(lián)系上了秦老師本人。
網(wǎng)傳的“月相變化示意圖”為何有誤差？
秦老師目前帶學(xué)校五、六年級(jí)的科學(xué)課，備課時(shí)偶爾會(huì)搜索網(wǎng)上現(xiàn)有的課件。前幾日，他在網(wǎng)頁上偶然翻到了一張“月相變化示意圖”，一眼就看出了問題。
“月相知識(shí)是小學(xué)六年級(jí)下學(xué)期的課本內(nèi)容。瀏覽過這張示意圖，我就覺得不對(duì)。作為一個(gè)超過二十年的資深天文愛好者，對(duì)月球的狀態(tài)已經(jīng)非常熟悉，知道月亮一般都是‘躺’著或‘半躺’著，立著的是很少見的。”
初五月相，杭州市天文學(xué)會(huì)會(huì)員@星野牧歌2017年3月2日攝于杭州。
圖片由秦老師提供，原作者已授權(quán)
月亮為啥一般是“躺”著的？秦老師根據(jù)地球、月球、太陽三者間的位置關(guān)系，給出了原因：
（上下滾動(dòng)即可查看）
1、實(shí)際上，因?yàn)樵虑蚴潜惶栒樟恋�，在任何時(shí)候，月球靠近太陽的一側(cè)被照亮，遠(yuǎn)離太陽的一側(cè)為暗面。所以，任何時(shí)候，月球亮面與暗面分界線兩個(gè)端點(diǎn)的連線都應(yīng)該與太陽與月球的連線垂直。
太陽與月球的連線在哪里？怎么找？因?yàn)辄S白交角并不大，太陽與月球的連線在天球上的投影就在黃道附近，與黃道大致重合。所以不太精確地講，任何時(shí)候，月球亮面與暗面分界線兩個(gè)端點(diǎn)的連線都與黃道基本垂直。也就是說，月球的亮面必須指向太陽，不過，月球亮面必須指向太陽的基準(zhǔn)是黃道。
注：黃道是地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道在天球上的投影，在地球上看來，黃道就是太陽一年中在天空中（天球上）走過的軌跡。而在一天中，黃道可以近似的理解為，太陽東升西落在天空中劃過的軌跡。
為了佐證這個(gè)結(jié)論，秦老師用Stellarium軟件模擬月球在各個(gè)方位的狀態(tài)。模擬圖中，黃色線是黃道，綠色線是地平線，月球亮面與暗面分界線的連線用紅色線畫出；為了明顯，在軟件中將月球的直徑放大了20倍。從這6副模擬圖中，可以很清晰的看到，紅線在任何時(shí)候都基本上與黃道的切線垂直：
最后一幅模擬圖中，這時(shí)的月亮已經(jīng)在地平線附近，但是，月亮并不完全是躺著的，而是稍微傾斜一點(diǎn)。
2、在不同的緯度，黃道與地平線的夾角不同。總的來說，月球的姿態(tài)大致有三種不同的形式：
(1)、低緯度地區(qū)，太陽幾乎直射，中午時(shí)太陽幾乎就在頭頂上，所以黃道幾乎是垂直地平線的。所以，當(dāng)黃昏時(shí)峨眉月出現(xiàn)在西方地平線附近，或黎明時(shí)殘?jiān)挛挥跂|方地平線附近，一定是幾乎平躺著的：
Stellarium模擬圖，北緯20度地平線附近11月份的初四月相
Stellarium模擬圖，南緯20度地平線附近的初四月相
而當(dāng)早上峨眉月出現(xiàn)在東方地平線附近，或者下午殘?jiān)挛挥谖鞣降仄骄�附近時(shí)，月亮是趴著的（亮面在上）：
Stellarium模擬圖，北緯20度早上東方地平線附近的初五月相
（2）中緯度地區(qū)，太陽不能直射，黃道與地平線不可能垂直，但成一個(gè)比較大的夾角。所以，當(dāng)黃昏時(shí)峨眉月出現(xiàn)在西方地平線附近，或黎明時(shí)殘?jiān)挛挥跂|方地平線附近，會(huì)是斜躺著：
Stellarium軟件模擬的北京附近（北緯40°）初五的月相圖
對(duì)于南半球的情形，由于黃道位于北邊，月球斜躺的方式有所差別：
Stellarium模擬圖，南緯40度地平線附近的初四月相
類似于低緯度的情形，當(dāng)早上峨眉月出現(xiàn)在東方地平線附近，或者下午殘?jiān)挛挥谖鞣降仄骄�附近時(shí)，月亮是斜趴著的；
（3）高緯度地區(qū)，太陽高度非常低，經(jīng)常在地平線附近兜圈子，也就是說，黃道幾乎與地面平行。所以，當(dāng)峨眉月或殘?jiān)挛挥诘仄骄�附近，會(huì)是立著的。實(shí)際上，峨眉月或殘?jiān)略谌魏螘r(shí)候基本上都是立著的。
Stellarium模擬圖，北緯65度地平線附近的初四月相
相應(yīng)的，對(duì)于盈凸月及虧凸月，把前文所述的亮面換成暗面，結(jié)果類似。
秦老師還發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)月球位于地球正南方且高度最高時(shí)，黃道切線與地面平行，月相才會(huì)呈直立狀態(tài)。而在其他位置，黃道一定是傾斜于地面的，月球亮面與暗面分界線的連線與地平線成一定的角度。也就是說，只有當(dāng)月亮公轉(zhuǎn)軌跡到地球正南方時(shí)，觀測者才能拍攝到直立的月亮，和觀測者的坐標(biāo)位置沒有關(guān)系。
“由于月球每天出現(xiàn)在正南方的時(shí)間變化很大，而且與我們平時(shí)使用的公歷沒有任何關(guān)系，所以很難說月球什么時(shí)候會(huì)在正南方出現(xiàn)。”秦老師解釋說：“農(nóng)歷初八前后，天黑后不久看到的月亮，就是大約在正南方立著的。”
農(nóng)歷十三月相，2018年6月26日于海童攝于英國。
圖片由秦老師提供，原作者已授權(quán)
為了佐證文章觀點(diǎn)，秦老師特意搜羅了國內(nèi)外天文愛好者拍攝的不同緯度、不同天數(shù)的月相觀測圖。為了查清每張圖片的拍攝時(shí)間、地點(diǎn)及拍攝人員，秦老師花了好幾天的功夫。“杭州愛好者的圖片容易求證，但國外來源就很難查清，得花時(shí)間找原始出處。國內(nèi)可供參考的天文圖片不太多，這也是寫科普文章比較難的一關(guān)。”
這篇科普文發(fā)布后，不少天文愛好者都在朋友圈里給這篇文章點(diǎn)贊。在秦老師的天文愛好者交流群，還有家長特別感謝秦老師的科普：“孩子每天的觀測月亮作業(yè)里，月亮都是‘躺’著的，我還以為畫錯(cuò)了。”
秦老師和家長的對(duì)話截圖
網(wǎng)傳的月相變化示意圖為何會(huì)有誤差？秦老師解釋說，出現(xiàn)這種“誤差”，其實(shí)是教材編寫者考慮到小學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)接受水平，將示意圖的難度人為降低。
“月相確實(shí)是一個(gè)非常困難的內(nèi)容，尤其是涉及到黃道、天球、以及地球、月球、太陽三者間復(fù)雜的空間及運(yùn)動(dòng)關(guān)系，完全理解需要學(xué)生有非常好的空間想象能力。這一點(diǎn)對(duì)于大部分小學(xué)生基本上是不可能做到的，甚至很多中學(xué)生也難以做到。”秦老師解釋道。
秦老師還表示，這種“失誤”在小學(xué)科學(xué)課本里時(shí)有發(fā)生。例如小學(xué)5年級(jí)上學(xué)期科學(xué)課本中對(duì)“摩擦力”的定義為：運(yùn)動(dòng)物體要受到的一種阻礙運(yùn)動(dòng)的力；但上了高中會(huì)發(fā)現(xiàn)，摩擦力有時(shí)候其實(shí)是運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)力。“都是同一個(gè)道理，但這些‘誤差’不會(huì)影響學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握。”
不過，秦老師并不贊同這一做法。“在課堂上，我不會(huì)用這張?jiān)孪嗍疽鈭D。因?yàn)橹灰獙W(xué)生仔細(xì)觀察，很容易發(fā)現(xiàn)這個(gè)示意圖中的問題。雖然我無法準(zhǔn)確在課堂上解釋月亮‘躺’的原理，但可以留作一個(gè)課外任務(wù)，引發(fā)學(xué)有余力的學(xué)生的思考。”
來源：升學(xué)寶
