天文学新概论（第五版）

本笔记的内容部分基于此书内容，但整体框架不同，且省略了原书一些相对简明的知识点和繁琐的数学证明过程，再对部分记录的知识点有一定的延伸。

地月系

太阳系主要包括唯一的恒星太阳、八大行星、小行星带、各矮行星、彗星等星体。从公转轨道到太阳距离看，八大行星从近到远分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。火星和木星中间是小行星带，海王星轨道以外是柯伊伯带，再远处则是奥尔特云。地日平均距离约为 1.5 亿千米，称为 1 个 天文单位（AU）。

在太阳系中，人类研究最多的是地月系。地月系由地球和月球组成，二者平均距离 38 万公里，但由于月球在逐渐远离地球，该距离每年会有数厘米的增长。月球绕地球的公转产生了几个重要的概念。

恒星月

所谓月球绕地球公转，实际上是二者绕共同的质心公转。由于质心在地球内部，所以从现象上看，就是月球在绕地球公转，其平均 周期为 27 日 7 时 43 分 11.545 秒（27.321 661 40 日），与月球自转周期相同，这就是一个恒星月。公转和自转周期相同使得月球永远只有一面朝向地球，该现象也称为 潮汐锁定。潮汐锁定现象不止出现在月球上，如木星的卫星木卫二欧罗巴（Europa）同样被木星潮汐锁定。

月相

月相是由日月地三者的位置变化所导致的现象。月球本身不发光，它被太阳照亮的部分与面向地球的部分相重合的区域就是月相。中国农历以月相为标准，所以可以很好地反映出月相的变化。

1. 朔：月球合于太阳，日月角距 $0°$，二者位置完全重合，同升同落。时间为农历初一。所谓日月角距，就是从地球上观察太阳和月球之间的夹角。
2. 新月（蛾眉月）：日月角距位于 $(0°, 90°)$ 之间，时间约为农历初三、初四。太阳落山时，新月也即将落下，但较太阳落后一小段距离。
3. 上弦月：日月角距 $90°$，时间约为农历初七、初八。太阳落山时，上弦月正处于南方天空最高处。
4. 上凸月（盈凸月）：日月角距位于 $(90°, 180°)$ 之间，时间约为农历十二、十三。太阳落山时，上凸月正升起一段时间。
5. 望月：日月角距 $180°$，时间约为农历十四至十七，俗话说“十五的月亮十六圆”。太阳落山时，望月正好处于东方地平线上等待升起。
6. 下凸月（亏凸月）：日月角距位于 $(180°, 270°)$ 之间，时间约为农历十八、十九。太阳升起时，下凸月即将落山。
7. 下弦月：日月角距 $270°$，时间约为农历廿二、廿三。太阳升起时，下弦月正位于南方天空最高处。
8. 残月：日月角距位于 $(270°, 360°)$ 之间，时间约为农历廿六、廿七。太阳升起时，残月同样刚升起不久，但较太阳领先一小段距离。

朔望月

朔望月是月球的盈亏周期，也称为朔望周期，平均周期为 29.530 588 2 日，较恒星月长。原因在于，如果月相在某一时刻的位置上为朔，那么在月球在完成绕地公转一圈（也就是走完一个恒星月）之后，地球同样会绕日公转一段距离。而月球此时相对于地球的位置虽然于一个恒星月之前相同，但二者相对于太阳的位置发生了改变，导致月球需要再向东绕地公转一段距离，月相才能再次为朔。这段距离就是朔望月与恒星月之差。