八月十五的月亮为什么显得格外大？

大家都知道，八月十五的月亮显得格外大而亮。这里的八月是指农历而言。这句话有两重含义：一是指：在八月十五这天，当月亮刚从地平线上升起时，显得格外的大。当它升高后，基本就是和平时的月亮看起来是一样的大小。至于格外的亮，那和当时的空气状况有关。一般情况下，在黄河流域及中国北方一带，那时节是秋高气爽，空气相对的清洁（不是乌烟瘴气的城市上空），所以月亮显得特别亮。二是指在每个满月时分，月亮刚爬上地平线时，显得格外大。但当它升高后，月亮的大小就恢复到正常的水平。和一年中每个满月比较而言，八月十五的月亮在地平线时，显得是最大的一个。这一点被称为“Moon Illusion”。对于此点，古今中外许多人都知道。八月十五的月亮在西方被称为“Harvest Moon”。



1，这就是八月十五地平线上月亮的照片。只有在同一地点，观察多个满月升起时，你才能体验到八月十五的月亮最大这一点。这是网上的照片。

至于对其原因的解释是五花八门。许多人认定是：月亮在地平线时和它在天顶时的视觉角度是一样的：，大约是0.56度左右。基于此点，心理学家们基本认定初升的月亮显得格外大这一现象主要是人的心理作用的结果。几个心理学家称他们对此点的解释是最后的结论。

我本人不同意他们的解释及结论。

首先需要说明一点就是：我说的对月亮的观察是指在北纬四十度左右的观察。另外一点是：初升的月亮（可称为地平线上的月亮）显得比天顶的月亮大这一点在各个满月时并不是都是一样的。我个人的经验是环境中空气的温度高时，地平线上的月亮就显得大一些，而在冬天很寒冷时分，地平线上的月亮就显得没有那么大。还有一点是，若你观察的地点的东面有高山阻挡，那么你观察到的“地平线上的月亮”其实是很高的月亮。那时，月亮的影像应基本和在天顶的月亮没有什么区别了。理想的观察地点应是在平原上或者东面很远处以内没有高山的地方。

许多人都认可的一点是：在地平线上的月亮和天顶的月亮在照相机上显示的视觉角度是一样的。我认为这是错误的。网上有人贴出的用多次曝光的照片显示地平线的月亮和天顶的月亮是一样大小。他照片的背景是高楼，那个“地平线”其实是很高的天空。我个人的观察经验是：在同一地点，用地平线上树林的水平尺度做参照物，八月十五的月亮在地平线上时，大概能比其它满月时的地平线上的月亮的直径大0.2至0.5倍左右。这一现象持续的时间大概是半个小时到一个小时左右。许多人没有把握准这一时间，而把其它的时间段观察的月亮作为地平线上的月亮来对待。他结论及解释自然是不可靠的。

在将近19年的周期里，会出现所谓的Super Harvest Moon。在那一年的八月十五地平线上的月亮看起来其直径要大许多。最近的一次是发生在去年即2010年。上一次是1991年。下一次是在2029年。

基于各个满月时地平线上的月亮显示的大小是变动的，那么把这现象说成完全是观察者的心理作用的结果就是难以说服人的。

我的结论是：地平线上的月亮显示很大是地球大气层对于月亮的影像放大的结果。地平线上的月亮刚升起，观察者面对东方。此时，月亮反射的光线通过大气层而到达观察者的眼睛的视网膜上。在这一时刻，光线通过大气层的路程是最长的。由于地球曲率的影响，大气层像是一个放大镜。由于大气层是很薄的一层，月亮升高时，它的光线通过大气层的路程就急剧缩短。因而大气层的放大作用就很快就消失了。这就是为什么月亮离开地平线不久，我们看到的月亮就显得不大了。


2，这是太阳落山时的照片。照片中有颜色发亮的部分大致是地球的大气层。由于大气层温度及密度梯度变化的不均匀性和大气层的随机扰动等特性，大气层把太阳的影像明显地放大了，且有所变形。地平线上的太阳和地平线上月亮显得格外的大在物理概念上是一样的。对二者的解释应是一样的。这也是网上的照片。


那么为什么每个满月时在地平线上的月亮显示得大小不一样呢？因为大气层在垂直方面而言，其温度梯度是变化的，在不同的季节里有很大的差异，也就是对地平线上的月亮的放大作用是不一样的。因此，每个满月在地平线上看起来是大小在变化的。

又如何解释八月十五的月亮显示最大呢？

大气层中，90%的空气主要在离地面16公里内的范围内，也就是在对流层内。这个对流层对地平线上的月亮光线起折射作用也就是产生放大作用的。这个层内的空气的温度是随高度升高而下降。在大陆上北纬四十度左右，这个时节的昼夜温差很大。自然是靠近地面的空气垂直温度梯度也是最大的。观察月亮时，大气层的放大镜的作用也是最大的。因而，八月十五地平线上的月亮就显示是一年中最大的一个。

至于对所谓的“Super Harvest Moon”原因的解释，光用文字是很难说清楚的，我这里就不解释了。

当然，心理学家们用观察者的心理作用的解释在这一现象中只起来部分作用。另外，靠近地平线时，周围的参照物的影响大概也起来部分作用。但其中起最根本的作用应是我们上面的解释。

这应是是八月十五的月亮最大的合理的解释。

今年的八月十五的月亮是9月12号。到时候你若有机会可以去观察一下地平线上的月亮是如何的大。注意：可观察的时间是很短的，必须是在地平线上，而不是高高挂在天空的月亮。