为什么白天也能看到月亮

伤我心太深

　　为什么在白天也能看到月亮?正是由于你假设自己出于某种原因在白天看不到月亮，才使这个问题显得格外有意思。其实无论在白天还是夜晚，月亮本身并没有什么不同。
　　在白天，太阳强烈的光芒掩盖了一切的光亮，因此就算这时候能够看得见月亮，它也往往不为人所注目。但在夜晚，月亮就成了天空中最明亮的天体。


　　月球一个月绕行地球一周，因此它在一天24小时内呈现不同的景象。地球上每天所能看到的月亮大小取决于当天的月相，或者说在某个特定的时间太阳能照亮的月球表面积。白天由于大气层对太阳光有散射作用，因此天空十分明亮。但是月球距离地球足够近且本身也足够大，所以也能反射部分阳光，显得比周围天空亮，使人们在白天也能看见它。




　　但地球上的人们却无法在白天看到星星。不过，就算空中有耀眼的太阳，在月球上的宇航员也能一样看到星星。这是因为月球上不存在大气层，太阳光也就不会被散射，所以即便是在白天，你也能看到布满在漆黑天空中的点点繁星。


　　为什么白天也能看见月亮?原来如此


　　按照常识来说，白天是看不见星星的，因为耀眼的太阳光把星光“冲淡”了。比较专业的人还会进一步说明：之所以会这样，是因为大气层将照在地球上的阳光散射，从而隔绝了微弱的星光。就像星星一样，我们通常应该无法在白天看到月亮，但事实上月亮在白天也出现过。


　　为什么白天也可以看见月亮呢?


　　有两个原因：第一，月亮足够明亮，可以出现在天空中。 第二，它在地平线之上的持续时间与太阳一致。


　　月亮足够明亮

　　我们都知道月亮本身不发光，由于反射太阳光才明亮。有趣的是，月球实际上是相当黑暗的，只有约3%照射在月球表面的阳光会被反射，这仅有的3%的反射光就已经能照亮我们的夜空了。
　　也就是说，虽然无法像太阳一样明亮，但是月亮仍然比我们夜空中最亮的恒星要亮得多。因此，它能在白天的天空中显现出来，甚至是在中午!

　　地球自转的重要性

　　月球在地球上的可见性完全取决于月球在轨道上的位置。月球不到三十天绕地球公转一周，在这段时间内它在我们的天空中呈现出不同的形状，通常被分为八个月相。



　　在该时间段的给定部分期间(大约满月时)，月亮随着太阳落山而升起，因为在我们的天空中月球和太阳是相对的。因此，在每一个满月之时，太阳、月球和地球以下图的方式排列，我们可以在同一时间，看到太阳落山和月亮升起(在地平线的另一边)。

　　然而随着时间流逝，月亮的位置越来越接近太阳，直到最后大概在新月的时间，达到最接近太阳的位置，这时月亮几乎和太阳同升同落。其结果就是，月亮在夜间变得不太亮，反而在白天更加明显了。由于地球不断自转，月球出现在地平线上方约12小时，这12个小时与太阳在地平线上的12小时重合，所以，我们一整个白天都可以看到月亮!
　　然后从那天开始，月亮又逐渐离开太阳，直到回到满月阶段，周期又重新开始。有趣的是，在白天，月亮几乎每天都是可见的(除了在接近新月的那几天)，但是人们需要仔细观察才能发现它。这就是为什么一般人在白天看不到天天出现的月亮。

　　在满月之后，直到新月之前的几天，月亮会在白天出现(在新月阶段不可见，因为月球的亮面背对地球)。如果每天跟踪月相，我们就会知道月亮出现在白天的确切时间!


　　为什么白天会看到月亮【以下来自知乎回答】


　　首先需要说明的是，月球出现在白昼的天空里有其必然性，并不是什么怪异的现象。(否则日食发生的时候是谁把太阳给遮挡住了呢?)其次，月球出现在白昼的天空里并不代表它一定能被看到，那么什么时候才能看到呢?从实际的观测经验来看在两种情况下更容易看到『日月同辉』这种现象：




　　上弦前后，三天以内的下午，月亮此时会位于东南方;
　　下弦前后，三天以内的上午，月亮此时会位于西南方。


　　在这两种情况下比较容易看到『日月同辉』，但其实在其他时间里也会频繁出现太阳和月亮同时位于在地平线之上的情况，只不过被看到的概率要相对小一些。主要原因同样也是两个：


　　(以下均在仍然可见太阳的情况下讨论)

　　月球的相较小(即月牙状)，此时亮度不够，往往仅凭蓝天或薄云就能将一弯月牙从观测者的视野中抹去;
　　月球的位置较低，此时虽然可以满足亮度要求(即圆月状)，但却往往被较厚的大气尘埃圈或建筑物所遮挡。

　　在持续的观测中可以发现这样一种规律，要想看到『日月同辉』，既要保证月球的亮度足够大，又要保证月球的位置足够高，而这两者却恰恰是此消彼长，此长彼消的关系。不过，一个月中还是会有那固定的几天在可以保证月球亮度不小的同时位置也不低，这便是刚开始说到的那两个时间段。在这两个时间段内，月亮几乎呈现标准的半月状，其亮度要比蓝天背景高出很多;而且此时的月亮也正好位于天顶附近，不会被建筑物遮挡。


　　如果坚持观察并且认真思考的话还可以发现，其实月球和太阳每天都可以同时出现在天空当中，只不过『日月同辉』持续的时间会有长有短，在有些日子里只有几分钟而在另一些日子里却可以持续数小时之久，而前面提到的那两个时间段正好是后者，所以被看到的可能性就更大一些。在不同日子里『日月同辉』的持续时间应该可以通过月球和太阳在天空背景上的运动规律计算出来，但考虑到今夜已深，我就不计算了，睡醒了再说，做出结果了来这里更新。




　　白天简单计算了一下，发现规律并不复杂，其实都不需要计算想想就能明白，『日月同辉』一定是月球和太阳离得越近持续的时间越长(相当于一同升起一同落下)，只不过因为月球过于靠近太阳时会淹没在刺眼的阳光中而不能被观察到。


　　计算中用到的几个参数如下：

　　a=29.5/360°=0.0819/1° ——月球与太阳单位距角对应的月龄
　　ω=360°/24h=15°/h ——月球和太阳在天空背景上的运行速度(忽略地球公转与月球公转)
　　现在假设月龄为x(比如在初八这天，则x=8)，这样便可以得到如下结论：
　　φ=x/a ——月球与太阳的距角
　　t=(π - φ)/ω ——此即『日月同辉』的持续时间


　　通过上面的等式可以计算出，在初八(即上弦)的前后几天里『日月同辉』可以持续五六个小时，也就是说在太阳西沉之前的五六个小时里都可以看到这种现象。


　　注：以上讨论仅限x<15的情况即阴历上半月。x>14时即阴历下半月需要将x以(29.5-x)替换，而此时的『日月同辉』恰好处在以正南为对称轴的镜像位置(想到这里不禁会心的笑了)。

　　最后想说的是，人们之所以觉得白天见到月亮很奇怪可能是跟生活习惯和从小接受的教育有关 。人们把注意力放在天空中往往都是在夜里而白天则不会去留意天上的事物，久而久之，认为星星月亮这些东西只能在晚上看到就成了一种先入为主的思维模式，而一旦有一天无意发现蓝天中的月亮时也就会有很奇怪的感觉了。其实不只是月亮，金星也是可以在白天用肉眼看到的，只不过这要比白天看月亮困难的多，更加考验一个人的眼力如何。