每年中秋節時,除了吃月餅、烤肉外,還會說說嫦娥奔月的故事,這個節日總離不開月亮,今年的中秋月有什麼特別的地方嗎?

《月百姿》中所收錄的《嫦娥奔月》,由日本著名畫家月岡芳年編繪。/Yoshitoshi
《月百姿》中所收錄的《嫦娥奔月》,由日本著名畫家月岡芳年編繪。/Yoshitoshi

以天文的角度來看,中秋的月亮並沒有離我們比較近或看起來比較大,農曆八月十五的月亮本身沒有什麼特別的地方。不過有句話說「月到中秋分外明」,那可能是秋天時北方的高氣壓讓天氣變得秋高氣爽,所以月亮看起來比較明亮。

十五的月亮十六圓

2017年的中秋節是10月4日(農曆八月十五),如果仔細看月亮,會發現並不是那麼圓,主要是因為滿月(望)其實是發生在10月6日(農曆十七)清晨的2:40,那時的月亮才會達到最圓,為什麼農曆十五的月亮不是滿月呢?這就是所謂的「十五的月亮十六圓」,甚至農曆十七才月圓,為什麼會這樣呢?

2017年中秋節(10月4日)和農曆十七(10月6日)的月亮做比較,農曆十七的月亮比較圓。Stellarium軟體製作
2017年中秋節(10月4日)和農曆十七(10月6日)的月亮做比較,農曆十七的月亮比較圓。Stellarium軟體製作

農曆在制訂時,把朔訂為一個月開始,也就初一。朔的時候太陽和月球在同一個方向上,這時地球上的人是看不見月亮的。朔不只是太陽和月亮的相對位置,它也代表那個時間點,例如國曆2017年9月20日的朔發生在13:30。如果朔發生在初一的凌晨,那麼接下來的滿月就早一點發生;如果朔發生在初一的午夜之前,接下來的滿月自然就會晚一些。所以朔發生在初一時間點的早或晚,會影響滿月的時間,不過這個效應最多只影響一天的時間。

月亮的朔望週期是29.5天,如果朔正好發生在午夜之後,那麼半個朔望週期(14.75天)以後,就會在農曆十五會出現滿月。如果朔發生的時間晚個0.25天,那滿月會出現在農曆十六。不過即使朔發生在午夜之前,滿月也只會出現在農曆十六,為什麼有時農曆十七才會出現滿月呢?

那是因為朔到望的時間,不會正好是朔望週期的一半14.75天。月球繞地球的是橢圓軌道,月球在橢圓軌道運行時速度並不是等速的,靠近地球速度會比較快,而距離地球較遠時,速度會比較慢。如果月球從朔到望的這段時間正好在離地球較遠的地方,那麼從朔到望就要花較長的時間,也就是超過14.75天;不過這時月球從望到朔就會移動的比較快,時間也會比較短,小於14.75天,兩段時間加起來還是29.5天。

以2017年中秋節的朔望月為例,滿月發生在10月6日2:40,而滿月前後的朔分別是9月20日13:30和10月20日3:12,從朔到望的時間是15.5天,而望到朔是14.0天,朔到望的時間比望到朔多了1.5天!綜合朔發生的時間點和月球的橢圓軌道兩個因素,滿月是可能會出現在農曆十七的。根據統計滿月發生在農曆十六的機率最高,然後是十五,農曆十七的滿月就比較少,而滿月出現在農曆十四則相當罕見。

中秋月與收穫月

西方人把最靠近秋分的滿月稱為收穫月(harvest moon),而中秋節通常出現在國曆的9月或10月初,所以每年的收獲月幾乎都就發生在中秋節時的滿月。因為中秋節不一定正好發生在滿月時,收穫月有時會和中秋節差一、兩天。

為什麼最靠近秋分的滿月要稱為收穫月呢?一般的時候,月亮每天大約會比前一天還晚50分鐘升起,如果今天的月亮是傍晚6點東升,那麼明天要看見月亮出現在地平線,就要等到6:50。不過每年到收穫月的時候,月亮似乎會迫不及待的提早上班,以臺灣為例,月亮只比前一天晚了40分鐘,也就是提早了10分鐘升起!不過這在北方高緯度的地區會更加明顯(如下表)。

2017年 月亮東升的時間 月亮東升的時間差
3月11日 16:56 62分
3月12日(望) 17:58
10月5日 17:51 34分
10月6日(望) 18:25

以北緯40度左右的地方為例子,收穫月時連續兩天月出的時間只差34分,而3月時卻長達62分!

秋分前後,正好是北方農家忙於收割作物的季節,太陽西下後,月亮提早上班,好像是要替農民照亮田野,讓他們有更充裕的時間收割,所以這時的滿月才被稱為收穫月。農民感謝月亮的貼心,但是天文上要如何解釋收穫月的這個現象呢?

太陽在天空中運行的軌道稱為黃道,因為月球也在黃道附近運行,所以每天沿著黃道運行的角度相差不多。每年秋分時,黃道和地平線之間的傾角會達到最小,雖然月球沿著黃道運行的角度和平常差不多,但是因為黃道和地平線的傾角變小,所以月球在南北方向上的移動變大,東西向的移動就變小了。而東西向的移動量才是造成月亮隔天較晚升起的原因,東西向的移動變小就會造成月亮提早出現在地平線!

下圖是以臺灣在收穫月和三月滿月晚上7點時,月亮的位置做比較,收穫月時黃道傾斜的比較大,所以連續兩天的月亮在垂直方向(東西向)相差了大約9度;不過在三月的時候,黃道幾乎垂直地平線,這時兩天在垂直方向差了12度。相差的角度小,連續兩天月亮升起的時間就會變得比較短!

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臺灣在收穫月和3月時,連續兩天看見的月亮東升位置圖。Stellarium軟體製作

現代從事農耕的人變少了,收穫月的功能可能就沒有那麼重要,如果你發現中秋節時月亮還是早早升起,說不定月亮只是想跟你一起烤肉而已!

撰文:李昫岱(歡迎來「屋頂上的天文學家」臉書部落格,一起航向宇宙,浩瀚無垠!)