2004年5月5日凌晨,在我国发生了罕见的天文奇观——月全食。月亮从2时48分的初亏到复明历时3个多小时。作为一个小天文爱好者,我目睹了月全食发生的整个过程。在观察的过程中,我发现了两个有趣的现象:一是全食过程中月亮为什么是红棕色的?二是为什么月亮复明时的位置和初亏时的位置不完全相同?初亏时先亏的是左上角,而复明是从月球左边开始的。
带着这两个问题,第二天一上学我就忙着去请教我们自然课的李老师。李老师听了我的问题后笑而不答,却把这个问题放在了自然课外活动上讨论,并给了我们解决问题的思路:1先查资料,看看资料上怎么说;2想办法,做个模拟实验,材料不够时再找老师帮忙;3集体研究讨论,最后确定解决问题的答案,并以此活动写一份自然日记。
按照李老师的布置,我们班的学生分成了几个小组,并且商定:5月上旬查找资料;5月中旬设计模拟实验;5月下旬交流结果,进行讨论总结。
我们查阅了大量的资料,并通过资料知道了月全食时月亮是红色的原因。原来,太阳光经过大气层时折射到月球,这些光线再被月球反射,使得月球不会完全隐形。由于光线经过大气层时,蓝光被散射的比率较高,因而有较多的红光到月球,这些红光再被月球表面反射,就使月球呈现出美丽的红棕色了。月球在围绕地球公转过程中,地球一直绕轴自转,随着时间的推移,我们观察月球的角度发生了较大的变化。因此,复明时的位置就和初亏时的位置不一样。
这些说法到底对不对呢?在老师的帮助下,我们设计了如下实验:1用三棱镜做阳光的散射实验,来证明蓝光是不是比红光的偏折率大;2用一个凸度很大的凸透镜,中间贴一块圆形的纸片代表地球和它周围的大气层,用一个白色的乒乓球代表月球。
首先,我们用镜子反射一束阳光,使它透过三棱镜,阳光被分散成了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光,通过观察,我们发现蓝色确实比红光偏折度要高得多。
在第二个实验中,为了增加实验效果,我们把乒乓球当月球,粘在一张白纸上,把贴了纸的凸透镜放在乒乓球前面代表地球,然后拿来一面小镜子,把太阳光反射到凸透镜上,让反射光透过凸透镜映射到”月球“上。调整”地球“到适当的位置,”月球“便显示了美丽的红棕色。
至于月球复明的位置和初亏时的位置不同,我们连续观察了三天,便得出了结论:由于太阳在天空中的路径黄道面和月亮在天空中的路径白道面不同,有一个小小的交角5°9′,而地轴又是倾斜的,所以在几个小时的观察过程中,随着地球的不停自转,我们观察月球的角度就发生了较大的变化。这个变化你每天都能观察到,不信你也试一试。