月相杂记
知乎日报推了一篇讲天文学小知识的文章：非专业人士也该了解的 88 条天文学常识，十分有意思，顺便扩展搜索了一下其中的内容，整理两篇，此其二(未标注来源图片均来自于wiki)
月相的形成
月光的形成众所周知是太阳光的反射，在非月食的情形下，太阳光照在月球表面，月球永远是有一半被照亮的 ，这一点，无论月球移动到哪个位置，都是不变的
所以月相的形成，并不是由于月球的位置，导致地球遮挡了阳光照射到月球的表面产生的，而是由于地球上观测月球时，月球和地球的相对位置不同而产生的
(图片来源:www.zhihu.com/question/20271626/)
图中A点时，地球上只能看到月球的阴面，称为“朔”，是农历初一时的月相。C点时可见为上弦月，E点则为满月，G点下弦月(观测点在地球的夜半球，即左侧的半球，此区域为黑夜期间)
从上图可见，每当处于夜半球的人们看不到月亮的初一“朔”的时候，处在另外半球的人们就有机会欣赏到日食。虽然并不是所有的“朔”都会产生日食，但从上图可知，日食并不是一个罕见的现象，相反，是经常发生的
那为什么我们遇到的日食那么少呢，是因为日食的全食带非常窄
由上图可以看到，虽然月亮挡在了太阳面前，可惜月亮太小，太阳太大，所以其实产生的阴影区域是十分有限的(或者根本没有)，这也就是日食很少的原因
上图则显示出，日食还与月球在地月之间的位置有关。位置的不同是由于地球绕日轨道和月球绕地轨道都不是正圆形，分别存在近日点、远日点、近地点和远地点。月球在远地点时，将发生日环食，在近地点时，将发生日全食
至于为什么不是每次“朔”都会产生日食呢？是因为地球轨道（黄道）与月球轨道（白道）成5°9′交角，并非平行，而日食发生时，日月两者皆一定在“黄白交点”（升交点或降交点）附近。
月食与红月亮
就像“朔”会有机会产生日食一样，“望”就有机会产生月食
由于地球比月球大很多，所以月食也就比日食更容易形成，并不是所有满月都是月食（那将是多悲哀的一件事情啊。。。）的原因也是因为地球轨道和月球轨道的夹角
月食另一个特殊的地方是红月亮，下图可以看出，在月食的结束阶段出现了红月亮的现象（其实开始阶段经常也有），这是因为地球不止是一个不透明的球体，其外还有比较厚的大气层。月食开始和结束的时候，地球遮挡了太阳，但是因为有大气层的缘故，太阳的光会通过大气层的折射，将一部分太阳光继续投射到月球上，不过浓密的大气会将波长较短的蓝紫光截留和散射掉，只有红光通过了大气层（道理类似黎明和黄昏的太阳发红），这样月球只能接收到红色的光芒，我们看到的也就是红月亮了
上上西，下下东
这句话全文是：“上上上西西，下下下东东，满月通宵可见，新月彻夜不见”
后两句好理解，前两句分别是：
上上上西西
每月
下下下东东
每月
潮汐锁定
众所周知，月球永远只有一个面朝向地球，大部分人也知道，这是因为月球的自转周期和公转周期相同导致的，但为什么月球的自转周期会和公转周期相同呢，知道的人就不多了，原因是潮汐锁定
其实最初的时候，月球的自转周期与公转周期并不相同，但由于地球的引力以及月球各点到地球的距离不等，每次月球朝向地球的一面将受到更大的引力，而背面受到的引力小。于是月球在这个不均匀的引力下会发生应变，其实就是月球这个球不圆了，微微向地球方向凸起，称为潮汐隆起。这是一种不稳定的状态，对月球的影响就是导致了月球的质心不断改变，月球的自转动能会被这种变化不断抵消（角动量不守恒，总矩不为零）。最终自转不断变慢，和公转同步，此时月球只有一面朝向地球，质心不再变化，达到了稳定的状态，称为潮汐锁定(质心靠近地球方向)
所谓潮汐锁定，其实就是两个天体相互吸引，天体会在另一个天体的方向上被拉伸，这样两者在引力的影响下，不断调整自己的质心和自转，最终达到一个稳定的状态。当然，月球也对地球产生影响，但是月球太小，对地球自转的影响更不显著罢了（但是产生了潮汐不是么），而对地球影响很大的是太阳，如果时间足够长，并且太阳不逐渐变大（变成红矮星）吞噬了地球的话，地球也将被太阳潮汐锁定
如果两个天体的物理性质和质量都差异不大时，各自都会被对方潮汐锁定，这种情况就像冥王星与凯伦
同时，潮汐锁定也是让人造卫星稳定朝向地球的一种方法
最后，在轨道离心率较高的情况下，潮汐力是相对较弱的，较小的天体最终可能会产生轨道共振而不是潮汐锁定，比如水星和太阳
月亮起落时间
从本文的第一张图可以看出，一个月中每天，月亮相对地球的位置是不同的，这不仅产生了月相的不同，也导致了月亮升起时间的不同
在朔的时候，月球的位置与太阳基本相同，对于地球上的人们来说，在这一天，月球与太阳是同升同落的，也是在早上升起，晚上落下，而我们之所以看不到月亮，是因为其距离太阳太近了的缘故
随着月球位置的变化，一月之中，每一天月球的的升起时间都会比前一天晚上大约50分钟，因此，只在朔的第二天，月亮就比太阳晚升起了50分钟，同时，也就比太阳晚下落了50分钟，所以，这时，我们就可以在日落之后，嗯，看到月亮了。此时的月亮，其实已经快要落下了，而不是刚刚升起，所以我们往往在月初的时候，只能在上半夜，短暂的看见月亮划过天空
事实上，如果天气晴朗的话，整个农历的上半月，我们都有机会在下午看到已经升起在地平线上的月亮，也就是所谓的日月同辉
大约14天后，月亮处于E点，和太阳分处地球的两侧，这时月亮升起的时间已经推迟到傍晚之时，而月落时分恰恰是黎明，这是一月之中我们可以在夜晚看见月亮最长的时候:“满月通宵可见”
继续往后，月亮升起的时间仍然会每天推迟大约50分钟，越来越晚。相应的，等到清晨太阳升起来时，月亮也还没有来得及落下。整个农历的下半月，我们都有机会在上午看到尚未落到地平线下的月亮
从月亮的起落时间，我们也可以了解到，所谓的日月同辉现象，在整个下弦月到朔再到上弦月的过程中都有很大几率看到。但为什么我们看到日月同辉的现象也不是那么频繁呢
这是因为如果想在白天看到月亮要满足几个条件：
1. 月亮足够亮
2. 远离太阳
3. 起落时间与太阳有重叠
所以日月同升同落的时期，我们很难看到日月同辉，而月亮本身不够明亮的月初和月落，我们也很难看到日月同辉。而在月亮很亮的“望”的附近，又由于起落时间全在黑夜，所以我们也很难看到日月同辉。所以日月同辉最常见的时间就是农历上半月的傍晚和下半月的黎明，在这个时段，还是很常见的
最后，天气情况也是影响白天看月亮的重要因素，本来就不亮，有点雾霾那就肯定看不到了
凌日和冲日
另一种经常被人们说起的天文现象是凌日和冲日
所谓凌日，就是指行星的内侧超车行为，比如大家都绕着太阳转的好好的呢，金星突然在地日之间飞过，我们就看到了金星凌日
所谓冲日，就是指行星的外侧超车行为，比如大家还是绕着太阳转呢，木星突然从地球身后飞过去，太阳、地球、木星又恰巧在一条线上的话，我们就能看到木星冲日
凌日的时候我们会看到，嗯，一个小黑点从太阳上方飞过，而，冲日的时候，一般是冲日行星在太阳下落时正好升起，这是我们观测冲日行星的最好时期（当天夜晚），这个时期是该行星最亮的时刻
其实与冲日相对的应该是合日，冲日是指地球、太阳、行星连成一线时太阳和行星在地球两侧的情况，合日是指地球、太阳、行星连成一线时太阳和行星在地球一侧的情况，在合日中，行星处在地日之间的时候，会发生凌日现象
参考
非专业人士也该了解的 88 条天文学常识
月有阴晴圆缺，为什么月亮有时是凹的，有时是凸的，有时还刚好是个半圆？
wiki: Lunar libration with phase2.gif
月球为什么总是一面朝向地球呢
wiki: 日食
wiki: 月食
wiki: 潮汐锁定
wiki: 轨道共振
wiki: 天平动
现在下午就能看见月亮了，月亮一般是什么时候升起呢？
潮汐锁定是怎么回事？
地球需要多久才会被太阳引力锁定？
wiki: 冲（天体位置）
wiki: 合（天体位置）
