看到这个题目,读者诸君都知道它的出处——宋朝大文豪苏轼所作传颂千年的《水调歌头》。现抄录全词于下:
丙辰中秋,欢饮达旦。大醉,作此篇,兼怀子由。
明月几时有?把酒问青天。
不知天上宫阙,今夕是何年。
我欲乘风归去,又恐琼楼玉宇,高处不胜寒。
起舞弄清影,何似在人间。
转朱阁,低绮户,照无眠。
不应有恨,何事长向别时圆?
人有悲欢离合,月有阴晴圆缺,此事古难全。
但愿人长久,千里共婵娟。
苏轼《水调歌头》词意(来源:网络)
这是苏轼在1076年中秋节写下的,面对眼前的一轮明月,还有历朝历代留下的多少首中秋咏月诗,东坡先生的这一声发问,堪称超凡脱俗。这么说,是因为自古以来直到现在人们普遍认为中秋的月亮在一年里最明亮,例如唐代诗人白居易的"八月十五日夜同诸客玩月"诗:
月好共传唯此夜,境闲皆道是东都。
嵩山表里千重雪,洛水高低两颗珠。
清景难逢宜爱惜,白头相劝强欢娱。
诚知亦有来年会,保得晴明强健无。
诗歌的第一句就表明了这一点。又如唐代戎昱的"中秋夜登楼望月寄人"诗:
西楼见月似江城,脉脉悠悠倚槛情。
万里此情同皎洁,一年今日最分明。
初惊桂子从天落,稍误芦花带雪平。
知称玉人临水见,可怜光彩有馀清。
"最分明"句的意思更分明了。与他们同时代的大文学家韩愈在其长诗"八月十五夜赠张功曹"中说得更直白:"一年明月今宵多"。又如南宋吴自牧著《梦粱录》说:"八月十五中秋节,此日三秋恰半,谓之中秋,月色倍明。"仅举数例,略见一斑。那么,实际上是否这样呢?笔者试以天文学知识,来回答这个问题,自然是从凡俗的角度。
(来源:网络)
从中秋节的来源谈起。我国先民与崇拜太阳一样也十分崇拜月亮,祭月成为一种古老的习俗。据考证,最初祭月节定在二十四节气的秋分这天。怎么又移到了中秋?
这与我国传统历法上的"建正"和如何定"中秋"有关。我国传统历法是一种阴阳历,取朔望月的长度为一个月(阴历月),取12个月为一年(约354天);又为了使平均年长尽可能接近回归年(阳历年,即四季变迁的周期)而在19年中插入7个闰月,同时又引入以回归年为周期的二十四节气。据史书记载,早在春秋时期12个月已与12地支固连,以冬至所在月为子月,大寒所在月为丑月,雨水所在月为寅月,……;依次类推。所谓建正就是历法中的第一个月份正月取哪一个月,如取冬至所在月称为建子,取雨水所在月称为建寅。战国七雄,各国历法不同,建正不同是一个主要因素。
自古以来,我国传统上一年的四季划分,有两种方式。一是以立春、立夏、立秋和立冬依次作为春夏秋冬四季的开始,这属于阴阳历中阳历的范畴,完全反映了四季变迁的规律。这种方式在战国时期随着二十四节气的确立而确立。另一是以正月、二月和三月作为春季,类推至七月、八月和九月作为秋季,依次又叫作孟秋、仲秋和季秋。由此可见,八月十五正是秋季的正中间。这种方式最初见于成书于西汉而反映先秦时期典章制度的《礼记》。显然,这种方式与实际的四季有一定偏差,不过并不显著,因此也曾长期流行,直到现在还存遗韵。某些书画家喜好以干支纪年和四季纪月署于题签,如"甲子年仲春作于XX斋"等。这倒是给作品增添了传统特色和艺术趣味,颇受鉴赏者的青睐。
公元前221年秦始皇统一中国后,在全国推行秦国的历法。此历法属建寅,即以正月为寅月,冬至在十一月。秦亡,汉承秦制。在建寅的历法中,秋分适在八月,并在八月十五的前后"徘徊"。十五的月亮在朔望月里是满月,在人们眼里又圆又亮,于是从汉代始,祭月节被移到了八月十五;据现存文字记载,"中秋"一词最早见于汉代文献。传统历法的建寅一直沿用到现今的农历,仍然符合秋分与中秋的相对关系。例如,前年的中秋在秋分前10天,去年的在后9天(与国庆节重合),今年的在前2天(几乎重合),明年的在前13天,后年的在后6天,等等,大抵如此。
(来源:网络)
经过这一番说明,应能了解中秋在历法中的地位。下面转入"正题"。
月球本身不发光,被太阳照亮,反射阳光才有"月光"照到地面。如果它接收到的阳光多,将显得更加明亮。是否有这个时机呢?是的。地球环绕太阳公转,轨道是个椭圆,相当稳定。月球环绕地球公转,实际上也在环绕太阳运行。地球的近日距为1.471亿千米,远日距为1.521亿千米,相差500万千米;地月距离最近与最远相差5.1万余千米,在这里可以忽略不计。月亮接收到的阳光与到太阳的距离平方成反比,在它与太阳最近时最多。容易算得当地球在近日点上月亮接收到的阳光是在远日点上的1.07倍。太阳过近日点在1月3日前后,传统历法的十一月十五可能在这一天,例如农历乙巳年的是在2026年1月3日;也有些年的十二月十五很接近这一天,如农历辛丑年的在2022年1月6日。地球过近日点早就过了中秋而在冬季了。
月球跟随地球的绕日轨道(虚线所示)
S-太阳 E-地球 M-月球
(来源:《天文学教程(上册)》,胡中为、萧耐园编著)
月球的公转,由于受到太阳系其他天体的影响,椭圆轨道的形状不断变化,且变化显著,轨道偏心率最大时可达1/15,最小时则只有1/23,平均0.0549。对应于不同偏心率的轨道,月球的近地距和远地距有显著不同,计算得到如下结果:
当e =1/15,358774—410028千米,
当e =0.0549,363297—405505千米,
当e =1/23,367688—401114千米。
由这组数据可见,地月距离最近为约35.9万千米,最远为约41.0万千米。我们在地面上看到月亮在天空的大小(以角直径度量)与它的距离成反比,在上列数值中都扣除地球半径(6371千米),得相应值35.3万千米和40.4万千米,最大时超级月亮的角直径比最小时大出约1/7。
月球公转轨道的变化 、月球角直径最大时与最小时的比较
(来源:《天文学教程(上册)》,胡中为、萧耐园编著)
(来源:网络)
如果满月时月亮接收到的阳光不变,那么它离我们近时显得更加明亮。好比在笔直的马路上有一排路灯,假定每盏相隔50米,功率都是500瓦。你站在其中一盏的下面,抬头望去,头顶上的这一盏灯最亮,越往前看去,显得越暗。事实上,若灯的功率相同,它们的明亮程度与距离的平方成反比。例如,100米外灯的亮度是50米外灯的1/4,而200米外灯的亮度则降到了1/16,……。按照这个规律,容易算得满月在最近时的亮度是最远时的1.31倍。
灯的亮度随距离而改变(来源:网络)
必须强调的是,这最亮的月光可以出现在一年里任何一个月的满月,而未必在八月里。更有甚者,这最亮的月光可以反射到太空的各个方向,而未必全数洒向地面,即可以出现在一年里任何一天的任何月相,而未必在满月。
那么,最亮的月亮是在什么时候呢?请听下回分解。