2004年5月5日淩晨,在我國發生了罕見的天文奇觀——月全食。月亮從2時48分的初虧到複明曆時3個多小時。作為一個小天文愛好者,我目睹了月全食發生的整個過程。在觀察的過程中,我發現了兩個有趣的現象:一是全食過程中月亮為什麼是紅棕色的?二是為什麼月亮複明時的位置和初虧時的位置不完全相同?初虧時先虧的是左上角,而複明是從月球左邊開始的。
帶著這兩個問題,第二天一上學我就忙著去請教我們自然課的李老師。李老師聽了我的問題後笑而不答,卻把這個問題放在了自然課外活動上討論,並給了我們解決問題的思路:1.先查資料,看看資料上怎麼說;2.想辦法,做個模擬實驗,材料不夠時再找老師幫忙;3.集體研究討論,最後確定解決問題的答案,並以此活動寫一份自然日記。
按照李老師的布置,我們班的學生分成了幾個小組,並且商定:5月上旬查找資料;5月中旬設計模擬實驗;5月下旬交流結果,進行討論總結。
我們查閱了大量的資料,並通過資料知道了月全食時月亮是紅色的原因。原來,太陽光經過大氣層時折射到月球,這些光線再被月球反射,使得月球不會完全隱形。由於光線經過大氣層時,藍光被散射的比率較高,因而有較多的紅光到月球,這些紅光再被月球表麵反射,就使月球呈現出美麗的紅棕色了。月球在圍繞地球公轉過程中,地球一直繞軸自轉,隨著時間的推移,我們觀察月球的角度發生了較大的變化。因此,複明時的位置就和初虧時的位置不一樣。
這些說法到底對不對呢?在老師的幫助下,我們設計了如下實驗:1.用三棱鏡做陽光的散射實驗,來證明藍光是不是比紅光的偏折率大;2.用一個凸度很大的凸透鏡,中間貼一塊圓形的紙片代表地球和它周圍的大氣層,用一個白色的乒乓球代表月球。
首先,我們用鏡子反射一束陽光,使它透過三棱鏡,陽光被分散成了紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種色光,通過觀察,我們發現藍色確實比紅光偏折度要高得多。
在第二個實驗中,為了增加實驗效果,我們把乒乓球當月球,粘在一張白紙上,把貼了紙的凸透鏡放在乒乓球前麵代表地球,然後拿來一麵小鏡子,把太陽光反射到凸透鏡上,讓反射光透過凸透鏡映射到“月球”上。調整“地球”到適當的位置,“月球”便顯示了美麗的紅棕色。
至於月球複明的位置和初虧時的位置不同,我們連續觀察了三天,便得出了結論:由於太陽在天空中的路徑黃道麵和月亮在天空中的路徑白道麵不同,有一個小小的交角5°9′,而地軸又是傾斜的,所以在幾個小時的觀察過程中,隨著地球的不停自轉,我們觀察月球的角度就發生了較大的變化。這個變化你每天都能觀察到,不信你也試一試。