還記得今年9月那個“畫月亮”的梗嗎？有網(wǎng)友在微信群報料稱，孩子上幼兒園時，老師布置每天晚上畫同時間的月亮，連續(xù)30天。孩子義無反顧地選擇觀察晚上12點的月亮，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)，才意識到每晚觀察月亮并繪圖，其實對孩子理解月相圖、了解月亮的基本常識還是有蠻多好處的，至少不會把“躺”著的月亮，硬拉著“站”起來——
北京外國語大學附屬杭州橄欖樹學校天文學教師秦鴻翼（杭州市天文學會理事長），意外發(fā)現(xiàn)：網(wǎng)傳的部分關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），反應了月球是被太陽光照亮這一個重要的知識點。
但事實上：當一彎新月或殘月位于地平線附近時，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，在任何時候，月球靠近太陽的一側(cè)被照亮，遠離太陽的一側(cè)為暗面。
秦老師對照了
義務教育課程標準實驗教材科學教師用書（六年級下冊）月相知識點部分，發(fā)現(xiàn)上面也有不嚴謹?shù)谋硎觥?/div>
鹿姐姐小科普月相一章的教師用書里，會要求學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)，并要求學生做一幅日落后不久月球在天空中方位的示意圖，同時需要表現(xiàn)月球在每個位置的姿態(tài)。
“如果教師沒有觀測經(jīng)驗，只依據(jù)教學用書，那么哪怕學生觀察到的月相是‘躺’的，老師也可能會給學生擺‘正’，這就有問題了。”秦老師指出。
教師用書上關于“月相”知識點的內(nèi)容
為此，他寫了一篇文章科普“月亮的正確姿勢是‘躺’而不是‘立’”這一事實，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？
秦老師目前帶學校五、六年級的科學課，備課時偶爾會搜索網(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。
“月相知識是小學六年級下學期的課本內(nèi)容。瀏覽過這張示意圖，我就覺得不對。作為一個超過二十年的資深天文愛好者，對月球的狀態(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，杭州市天文學會會員@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系，給出了原因：
（上下滾動即可查看）
1、實際上，因為月球是被太陽照亮的，在任何時候，月球靠近太陽的一側(cè)被照亮，遠離太陽的一側(cè)為暗面。所以，任何時候，月球亮面與暗面分界線兩個端點的連線都應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？因為黃白交角并不大，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，任何時候，月球亮面與暗面分界線兩個端點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。
為了佐證這個結(jié)論，秦老師用Stellarium軟件模擬月球在各個方位的狀態(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，紅線在任何時候都基本上與黃道的切線垂直：
最后一幅模擬圖中，這時的月亮已經(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。
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，當黃昏時峨眉月出現(xiàn)在西方地平線附近，或黎明時殘月位于東方地平線附近，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
而當早上峨眉月出現(xiàn)在東方地平線附近，或者下午殘月位于西方地平線附近時，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，但成一個比較大的夾角。所以，當黃昏時峨眉月出現(xiàn)在西方地平線附近，或黎明時殘月位于東方地平線附近，會是斜躺著：
Stellarium軟件模擬的北京附近（北緯40°）初五的月相圖
對于南半球的情形，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，當早上峨眉月出現(xiàn)在東方地平線附近，或者下午殘月位于西方地平線附近時，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，當峨眉月或殘月位于地平線附近，會是立著的。實際上，峨眉月或殘月在任何時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
相應的，對于盈凸月及虧凸月，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)，只有當月球位于地球正南方且高度最高時，黃道切線與地面平行，月相才會呈直立狀態(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，只有當月亮公轉(zhuǎn)軌跡到地球正南方時，觀測者才能拍攝到直立的月亮，和觀測者的坐標位置沒有關系。
“由于月球每天出現(xiàn)在正南方的時間變化很大，而且與我們平時使用的公歷沒有任何關系，所以很難說月球什么時候會在正南方出現(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，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間、地點及拍攝人員，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。”
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，我還以為畫錯了。”
秦老師和家長的對話截圖
網(wǎng)傳的月相變化示意圖為何會有誤差？秦老師解釋說，出現(xiàn)這種“誤差”，其實是教材編寫者考慮到小學生現(xiàn)有的知識接受水平，將示意圖的難度人為降低。
“月相確實是一個非常困難的內(nèi)容，尤其是涉及到黃道、天球、以及地球、月球、太陽三者間復雜的空間及運動關系，完全理解需要學生有非常好的空間想象能力。這一點對于大部分小學生基本上是不可能做到的，甚至很多中學生也難以做到。”秦老師解釋道。
秦老師還表示，這種“失誤”在小學科學課本里時有發(fā)生。例如小學5年級上學期科學課本中對“摩擦力”的定義為：運動物體要受到的一種阻礙運動的力；但上了高中會發(fā)現(xiàn)，摩擦力有時候其實是運動物體的動力。“都是同一個道理，但這些‘誤差’不會影響學生對相關知識點的掌握。”
不過，秦老師并不贊同這一做法。“在課堂上，我不會用這張月相示意圖。因為只要學生仔細觀察，很容易發(fā)現(xiàn)這個示意圖中的問題。雖然我無法準確在課堂上解釋月亮‘躺’的原理，但可以留作一個課外任務，引發(fā)學有余力的學生的思考。”
來源：升學寶
