冬夜徜徉月球北極

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冬夜徜徉月球北極

——Bob King

穿上外套，架起望遠鏡，讓我們在月球浩瀚的北極中觀測毫無人跡的環形山和月球海，做一名月球極地探索者。

滿月在美國明尼蘇達州德盧斯附近的蘇必利爾湖冰釣者的上方徐徐升起。

一月份通常是一年中最寒冷的月份，有些晚上比北極還冷，過去幾天那裡的氣溫一度在攝氏零下29°左右浮動（華氏零下20°）。這預示著我們可以開啟北國風光之旅了，沒有什麼比從月球開始探索更好了！

月球以恆定速率自轉，但因為它以橢圓軌道環繞地球，其距離和速度會發生變化，這導致月球的自轉有時快於軌道運動速率，而有時落後於軌道速率。恆速的自轉和不勻速的軌道運動之間存在差異，使得地球上的人們有時可以看到月面東西邊界之外的一段狹窄邊緣區— —這些平時背向地球的區域佔據了多達± 8 °的月球經度。

由於其傾斜的軌道和傾斜的自轉軸，月亮像是在"點著頭"靠近和遠離地球（上圖），這種現象叫做緯天平動。它也從一邊搖擺到另一邊，這叫做經天平動。由於天平動，我們隨著時間的推移可以看到總共59%的月球表面。圖中所示的滿月對應2017年 1 月 12日 和 7 月 8 日 （頂部） 和以及2017年2 月 10 日和 8 月7日（底部）的情況，尺寸代表月球的相對大小。

由於經天平動的影響，月亮在一個月內似乎在慢慢搖著頭說「不」。同時，它也在點頭說"是"，向地球觀測者多展示了6.6 °的月面區域。這是因為它的軌道相對黃道傾斜 5.1 °，自轉軸沿垂直方向傾斜1.5°，由此可知5.1° + 1.5° = 6.6°。由於緯天平動，我們可以瞥見極地以外，可以說，稍稍背向地球的邊界;兩星期後我們還會瞥見更深的南極地區。

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這是一個月的月球觀測模擬，展示了經天平動與緯天平動。同樣我們還能看到不同的月相，以及地月距離的變化造成的月亮視覺大小變化。

在一個月的時間裡，經天平動和緯天平動這兩個因素使月球看起來搖擺不定，因此1月10號出現了最大「北部曝光」，3天後的13號又出現了最大「東部曝光」。（另外東部是指月球東部，與天空上的東部相反。）兩個日期都恰好與1月12日北京時間19：34（世界時11：34）的滿月時間吻合。

但是我們何必在地勢平坦，明亮無影的滿月期間探索月球北極呢？因為其實它並不是毫無陰影！本月，月球北部邊界的環形山和其他特徵將在滿月前、中、後投下陰影，這是月球傾斜的軌道和盤旋於北方的明暗界線導致的。

筆者一直著迷從上弦到滿月再到下弦時月球的明暗交界是如何變化方向的。當月球位於黃道附近時，變化就是對稱的。陰影在月球西側消失，在南北兩極再現，然後移動到東方，縮減了月球東部邊緣。

月亮在本周開始時位於黃道南部（4°-5°），明暗交界繼續向月球北部邊界「一直滾動「下去，從西向東移動。與此同時，月面南部邊緣依舊模糊無陰影。月球遠離黃道時的滿月將展示出細微的月影 （北部明暗交界）。同樣，我們的月亮在滿月時處在黃道的北邊，明暗交界的運動使月面南邊緣變暗。

南北美洲的望遠鏡觀測者，尤其是在西部的觀測者，在1月11日星期三晚上可以看到明暗界線巧妙地遮掩了月球西方邊界，之後在12日黎明遮住了北方邊界。每當看到明暗界線圍繞邊界潛行時筆者總是覺得很興奮，好像影子走了「捷徑「回到了月球東邊。

我們可以利用黑暗的柏拉圖坑進入觀測重點：往北到壯麗的畢達哥拉斯環形山（直徑 129千米）和高於地表近1英里的雙中央峰，然後越過環形山向南到巴貝奇環形山 （直徑143千米），它有著古怪的、破舊的多邊形山體，圍住了年輕的邊緣鋒利的二號環形山——巴貝奇A。向東北越過環形山則是被嚴重侵蝕的戈爾德施密特環形山（直徑120千米）。從那裡開始，就可以從斯科斯比環形山大膽地跟隨環形山鏈向北到伯德環形山（緯度 83.5 ° N），伯德是位於月球邊緣勉強可見的環形山。別忘了巨大的、更遠的東部暗斑，叫洪堡海，是以 19 世紀德國博物學家和探險家亞歷山大 · 馮 · 洪堡的名字命名的。

所以我們要觀測什麼？我們要去看鮮有人注意的環形山和月面邊緣的月海，它們就在大名鼎鼎三大環形山--哥白尼環形山、開普勒環形山和阿里斯塔克環形山附近。大家可以用這一周的時間熟悉位於月球頂部的北部高光區域。太陽照射北方環形山的角度低有助於創建陰影，此外有利的北部天平動讓它們朝向我們傾斜，所以這些地貌不像平常那樣蜷縮在月面後邊。兩張圖都顯示了最大天平動點，這是特定日期東西和南北兩個極端的組合。

這張圖與1 月 12 日 的（8 下午東部時間所示）類似，但也稍有差異。我們注意到最大天平動點已經下滑到更遠的東面，朝向高斯環形山。高斯環形山，像所有月球邊緣的環形山一樣，視覺上的尺度大大縮短，因為我們是從幾乎水平的角度觀測它的，在周四晚上的觀測效果會不錯。

高光區域包括"墊腳石"環形山畢達哥拉斯—卡朋特—菲洛勞斯—阿那克薩哥拉—施密特環形山。它們指引你到一個大的淺裂環形山，名叫莫頓環形山。其四葉草的形狀在筆者看來像四五個曾經獨立分開的環形山，由於熔岩的沖刷變成了一個。離開這裡之前, 先在阿那克薩哥拉環形山（直徑 51.5千米）暫留一下，這是個相對最近形成的環形山，在滿月下則更鮮明。

再往更遠的東方去，你會撞到的泰雷茲 — 斯特拉波垛環形山，然後是絕對不會認錯的恩底彌翁環形山（直徑124千米），它黑暗光滑的表面與更往西的熟悉的柏拉圖環形山更類似。柏拉圖環形山非常黑暗，形狀很圓，非常容易識別出來，它絕對是最受認可的極地探險大本營。從那裡開始，我們只需要穿過冷海，走上我們的探索之路。

莫頓環形山是在北極地區的一個大環形山，有奇特的裂隙輪廓。從上面看，所有的香腸狀的環形山看起來像是圓的。這張照片是由月球勘測軌道飛行器拍攝的。

你可以在滿月後繼續北極冒險，雖然隨著月亮的陰晴圓缺極地地形大小會有縮減。筆者鼓勵大家親自看一下由於天平動變得可見的月球邊緣環形山。你會發現有些月貌在躲藏進背向地球的陰影區後就一起消失不見了，而其它的月貌又重新回到視野。筆者越看月亮，就越來越明白它是如何滿足觀測者每一個挑戰之心的。

翻譯：馬明陽

校譯：解仁江

責任編輯：解仁江

編排：邱煜欣

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