地照——一个每月都可见但你却未必了解的天文现象

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马上又是新月了。在未来几天的傍晚,你会看到一弯月牙悬挂在西边的天空上。如果你留神看,就会发现月亮的暗面并不像上下弦时那样是完全看不到的,而是泛着淡淡的光,显现出月亮的轮廓。我们称这种现象为地照。

新月与地照。Ski博士于2018年3月8日摄于菲律宾瓦伦西亚。此时你若身处月球,会看到一轮“满地”——地球的全貌展现在月球的夜空之中,正如我们在地球上看满月一样。

地照(Earthshine),是地球将阳光反射到月球表面,照亮其黑暗部分的现象。由于地照反射阳光的范围限制,只有当月球处于新月位置前后时,地照现象才会最明显。

这些光在被我们的眼睛捕捉之前经历了两次反射(先被地球反射,后被月球反射),因此比月球直接反射太阳光的部分要暗很多。其他行星的卫星也会有类似的现象,这些现象通称行星照(Planetshine)。

土卫八伊阿珀托斯(Iapetus)的暗面被土星照亮,由卡西尼探测器拍摄。瓦伦西亚博士

想要更好地理解地照是怎样形成的,首先别忘记月亮也是球状的(不然为什么叫月球呀),跟地球一样总有半面被太阳照亮。新月之时,月球未被太阳照亮的那半面正对着我们,令我们找不见它的踪迹。而在新月前后,我们就能窥见月球被太阳照亮的那部分了——一弯细细的月牙。这时回想一下满月时的景象,皎洁的月光温柔地铺遍大地。同理在新月时,“满地”的“地光”也照耀着月球的每一处角落, 这便是地照了。而月球上的“满地”前后正是地球上的新月前后,此时我们在地球上看到的月亮便是由明亮的月牙和地照下不完全消光的暗面组成的了。下次看到地照时,不妨想象一下同一时刻身处地球与身处月球所能看到的不同景象,这样会别有一番趣味呢。

月球的反照率会影响地照的亮度。反照率是用来度量天体反射太阳光的能力的,它是物体反射太阳辐射与该物体表面接收太阳总辐射的比值。反照率值的范围为0到1。反照率为0的天体无法反射太阳光线,完全隐匿于黑暗之中。反照率为1的天体会反射所有它接收到的太阳光线。

月球的平均反照率为0.12,而地球的平均反照率为0.3。因此,在月球上看到的“满地”会比在地球上看到的满月亮100倍。

月亮暗面的弱光来源于地球反射的太阳光。此时,在月球上能看到几乎全部的地球亮面。我们到不了月球,就在地球上看看细月牙和地照聊以慰籍。照片由Aqilla Othman摄于马来西亚

地照的亮度可以用来测量地球反照率的变化,而不同时期的反照率更是可以用以分析全球云覆盖率和气候的变化。这是因为不同的物质有着不同的反照率,比如洋面的反照率低于0.1,陆地的反照率在0.1-0.25之间,云的反照率大约在0.5左右。 那么研究地球反照就可以演算出地球的云层是如何随着时间的推移而变化的。这对气候,尤其是全球变暖的研究有着特别的意义。

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