天文學(xué)是地理學(xué)科的一個重要分支，從表面上來看，我們抬頭仰望星空，就能看到各種天體，包括恒星、行星、衛(wèi)星、彗星等等，似乎天文學(xué)離我們很近，很容易理解。但是，在天文學(xué)背后則是物理學(xué)、數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科，天文學(xué)是極為抽象難懂的學(xué)科。就算是在太陽系范圍內(nèi)，關(guān)于地球、月球以及其他行星的自轉(zhuǎn)運(yùn)動和公轉(zhuǎn)運(yùn)動，也已經(jīng)令很多人覺得十分有難度，不容易想象。

在月球上看地球的視運(yùn)動

那就更不用說，在航天領(lǐng)域，我們?nèi)绾伟l(fā)射一個探測器前往火星，這中間又要考慮所少的因素，如何計算探測器運(yùn)行的軌跡了，這都是需要極為精密的計算，才能實現(xiàn)，要不然可能差之毫厘謬以千里。今天，我們就從地球的自轉(zhuǎn)開始說起，來聊聊天體的運(yùn)動以及天體的視運(yùn)動。地球的運(yùn)動十分復(fù)雜，其中最基本的運(yùn)動包括圍繞著地軸的“自轉(zhuǎn)運(yùn)動”和圍繞著太陽（實際上上太陽和地球的公共質(zhì)量中心）的“公轉(zhuǎn)運(yùn)動”。

太陽系示意圖

地球圍繞著地軸進(jìn)行著自西向東的自轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)的周期為23小時56分4秒，我們可以近似的看成24小時。地球自轉(zhuǎn)一圈，也就是一天的時間，我們也就會經(jīng)歷一次晝夜交替（除極晝和極夜地區(qū)之外）。但是我們生活在地球上幾乎感受不到地球的轉(zhuǎn)動，不過只要我們抬頭看看天上的天體，每天太陽、月球以及其他星星的東升西落現(xiàn)象，都是地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的。我們把我們?nèi)庋劭吹降奶祗w運(yùn)動情況，稱為天體的“視運(yùn)動”。

北緯40°二分二至日太陽視運(yùn)動示意圖

除極晝極夜地區(qū)外，我們每天都能看到太陽東升西落的視運(yùn)動，在夜晚我們看到的月球，它也會東升西落，這就是月球的視運(yùn)動，實際上滿天的繁星也會在天空中運(yùn)動，有些地區(qū)星星也會有東升西落的視運(yùn)動，而有些地區(qū)我們能夠看到許多星星在天空中畫出了圓形的視運(yùn)動軌跡，這些都是地球自轉(zhuǎn)的體現(xiàn)。在地球上能夠看太陽和月球“東升西落”的視運(yùn)動現(xiàn)象，我們?nèi)绻顷懙皆虑蛏?，來觀察太陽和地球，那看到的視運(yùn)動情況又是怎樣呢？

月相變化示意圖

我們知道在月球上來觀察其他天體，我們就需要考慮月球的運(yùn)動情況，我們知道月球是被地球“潮汐鎖定”的衛(wèi)星，也就是月球自轉(zhuǎn)的周期和月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期相同，其時間都是大約27.32天。這樣一來，每當(dāng)月球自轉(zhuǎn)了一個角度，那么在這段時間內(nèi)，月球也就繞地球公轉(zhuǎn)了相同的角度。這樣就會使得我們在地球上永遠(yuǎn)只會看到月球的同一面，我們稱為月球正面，而背向地球的那一面，在地球上永遠(yuǎn)無法看到，我們稱為月球背面。

月球正面和負(fù)面

那么，反過來也同樣道理，如果你在月球上，如果不巧你剛好位于月球“背面”，那么你在天空中就永遠(yuǎn)也看不到地球，如果你剛好位于月球“正面”，那么地球就會一直出現(xiàn)在你所見到的天空中，而且是在任何時刻都能看到天上的地球，根本沒有升落現(xiàn)象，此外天空中的地球距離月平面（類似地平面）的角度也是固定的。我們再來看看，在月球上看太陽是一個怎樣的情況呢？是不是也是像看地球那樣的呢？

在月球上看到的“滿地”

在月球上看太陽，在很多地區(qū)應(yīng)該是能夠看到類似地球上的升落現(xiàn)象的，只不過在月球上看到的太陽升落周期要比地球上要長的多。如果我們忽略月球隨著地球一起繞太陽做公轉(zhuǎn)運(yùn)動，僅考慮月球的自轉(zhuǎn)和繞地球的公轉(zhuǎn)，那么在月球上看太陽升落一次，也就是晝夜交替一次的時間就是27.32天，也就是月球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的周期。不過，由于月球伴隨著地球一起在繞太陽進(jìn)行公轉(zhuǎn)，所以在27.32天的時間內(nèi)地球帶著月球已經(jīng)自西向東繞太陽公轉(zhuǎn)了一個角度。因此實際上在月球上看到太陽升落一次的時間要比27.32天長，這個時間大約是29.5天，而這個時間也就是我們在地球上看到的月相變化周期。