白天为什么也能看到月亮？

上一篇《地球转一圈，真的是 24 小时吗？》里说：「对着星星，地球每天『多』转 4 分钟，同一颗星星每晚就比前一晚早 4 分钟升起」。月亮正好反过来：它每天比前一天晚升起大约 50 分钟。也正因为这样，我们常常在白天看到月亮。

先猜一猜

常听到的说法有三种：「月亮是晚上出来的」；「月亮每天升起一次，时间也差不多」；「月亮有圆有缺，是地球的影子挡住了它」。

三种都不对。月亮挂在天上的时间里，有四成多是白天；它每天升起的时间都在变，有的日子根本没有月出；而月亮的圆缺，和地球的影子没有关系。

月亮的圆缺，是我们看它的角度

月亮自己不发光，它是被太阳照亮的。不管转到哪里，它总是朝着太阳的那一半亮、背着太阳的那一半暗。月亮绕地球转，我们从地球上看过去，有时看到亮的一半多，有时看到暗的一半多，这就是圆缺。

跟着动画走一圈：

• 新月：月亮在地球和太阳之间，暗的一面对着我们，又跟太阳一起升起、一起落下，所以看不见。
• 上弦月（新月后 7 天左右）：月亮转到太阳的侧面，大约中午升起、半夜落下。整个下午，它都和太阳一起挂在天上，这是最容易在白天看到月亮的时候。
• 满月：月亮在地球背着太阳的一边，太阳落山时它升起，太阳出来时它落下，整夜都在。
• 下弦月：半夜升起，第二天上午还挂在西边的天上。早上上学、上班的路上，常常能看到它。

那地球的影子呢？只有太阳、地球、月亮几乎排成一条直线的时候，地球的影子才会落到月亮上，那是月食。月亮的轨道和地球的轨道斜着差了大约 5 度，所以大多数满月，月亮都从地球影子的上面或下面经过，月食一年通常只有两三次。

月亮什么时候在天上

把北京 2026 年 11 月 9 日（新月）到 12 月 9 日（下一个新月）每一天月亮在地平线上的时间都算出来，画在一起：

黄色的条一天天往右挪：月亮每天升起得比前一天晚。在北京，两次月出之间最短 24 小时 21 分，最长 25 小时 21 分，平均 24 小时 50 分左右。

既然两次月出之间比一天还长，就总会有那么一天，这一次月出在晚上 11 点多，下一次要再过将近 25 小时，到了后天凌晨。夹在中间的明天，从 0 点到 24 点，月亮一次也没有升起。在北京，11 月 2 日、12 月 1 日、12 月 30 日都是这样的日子；同样，11 月 18 日、12 月 17 日没有月落。

再看黄色条落在浅蓝里的部分：这一个月，月亮在天上的时间里，有四成多是白天（夏天白天长，这个比例接近六成）。上弦月前后的下午，下弦月前后的上午，都是看「白天的月亮」的好时候。新月前后月亮虽然也在白天的天上，可它离太阳太近，又只露出细细一丝，被阳光淹没了。

为什么每天晚 50 分钟

先看月亮在星星中间怎么走。一整夜里，月亮和星星都是从东边升起、往西边落下，这是地球自转带着我们转。可如果每天晚上同一个时间去看，会发现月亮在星星中间换了位置：今晚它在一颗亮星旁边，明晚同一时间，它已经跑到那颗星的东边，隔开大约 13 度，比伸直手臂时一个拳头的宽度还多一点。

这是因为月亮在绕地球转，方向和地球自转相同：从北极上空往下看，两个都是逆时针（就是第一张动画里月亮转的方向）。地球自转让天上的一切每天往西转一整圈；月亮自己的绕行，又让它在星星中间一点点往东挪，27.3 天挪一整圈。

地球转一圈，月亮已经往东挪了一段，地球还得多转一点，才能重新对上月亮。这和上一篇讲的道理一样：地球要多转 1 度，大约 4 分钟，才能重新对上太阳；对月亮，要多转十几度，于是每天晚 50 分钟左右。

还有一个和上一篇对得上的地方：月亮对着星星绕一圈，只要 27.3 天；可这段时间里，地球也在绕太阳走，太阳的方向变了，月亮还得再走两天多，才又转到背着太阳的地方，成为满月。所以从满月到下一个满月，是 29.5 天。月亮的圆缺和升起的时间，跟的都是这个 29.5 天。

白天的月亮为什么看得见

白天天空那么亮，月亮为什么还看得见？其实它不需要比蓝天更亮。月亮在蓝天的后面，我们看月亮的那一块，是天空的光再加上月光，只要多出来的这一份够明显，就能看出来。月面只反射大约 12% 的阳光，和旧柏油路面差不多。按我们的估算，上弦、下弦前后，月面其实比旁边的蓝天还暗，只有它的几分之一；可叠在天空上的这一份月光，已经足够让眼睛分辨出来。所以白天的月亮看得见，却是淡淡的，还透着天空的蓝：在我们和月亮之间，那一层被空气弹开的蓝光（见《天空为什么是蓝的，夕阳为什么是红的？》）一直叠在上面。

月亮有多亮，还有一个出人意料的地方：

半个月亮，被照亮的面积是满月的一半，可它的亮度只有满月的 9% 左右，大约十分之一。就算把月亮当成一个光滑的白球来算，半月也应该有满月的三分之一亮。

差别在月亮的表面。月面盖着一层细细的尘土，满是大大小小的坑和石块。光从侧面照过来时，每一粒尘土、每一块石头都拖着影子，这些影子把月面「涂暗」了。满月的时候，太阳在我们背后，阳光顺着我们看过去的方向照到月面上，影子都藏在东西的背后，我们看不见，月面一下子亮了起来。同样的道理，满月看上去像一个平平的圆盘，边上并不比中间暗。

一句话：月亮的圆缺，是我们从不同角度看它被照亮的那一半；它每天晚升起 50 分钟左右，所以一个月里有好多天，它是在白天挂在天上的。

我们怎么知道

• 自己看一看：11 月 17 日是上弦月，那几天的下午，往东边、东南边的天上看，就能找到白天的月亮。12 月 1 日前后是下弦月，可以在上午往西南、西边的天上看。每天同一时间看一次，会发现它一天比一天往东挪，形状也在变。
• 看看「地照」：新月刚过的傍晚，细细的月牙旁边，月亮暗的部分常常还能看到淡淡的灰光。那是地球反射的阳光照亮了月亮的夜晚。五百多年前，达·芬奇就在笔记里这样解释过。
• 今年最近的满月：按我们的计算，12 月 24 日的满月，离地球约 35.7 万公里，是 2026 年离地球最近的一次满月；5 月 31 日的满月最远，约 40.6 万公里。两者看上去，大小差了 14% 左右。

还不知道什么

月亮总是同一面朝着我们，而这一面和背面很不一样：正面有大片暗色的「月海」，背面几乎没有，背面的月壳也厚得多。为什么会这样，至今还没有定论。

进阶：公式、模拟和数据

月亮和太阳的位置。用 Paul Schlyter 整理的方法：先按平均轨道算出月亮的位置，再加上月亮最大的十几项摄动（比如太阳的引力让月亮轨道每月变形的「出差」和「二均差」）。我们用它算出的北京 2026 年 11 月每一次月出、月落，和用美国喷气推进实验室的 DE421 星历（通过 Skyfield）算的结果相差不超过 3 分钟；满月时刻和已知的月食时刻相差约 3 分钟。

月出的定义。月亮上边缘刚露出地平线时算月出。这里要考虑三件事：大气折射把月亮「抬高」约 0.57 度，月亮的半径约 0.27 度，而我们站在地球表面而不是地心，看月亮会低大约 0.95 度（视差）。三者合起来，月亮中心在「地心看到的」地平线上方约 0.13 度时，就算升起。

动画。动画把月亮的轨道画成圆的，也没有画出它 5 度的倾斜；右下角的时间条假设早上 6 点日出、傍晚 6 点日落，月亮每转 15 度，升起就晚 1 小时，所以只是大致的时间。真实的时间看第二张图。

亮度。实测的亮度来自《天体物理量》（Allen）里的经验公式：月亮的星等 V = −12.73 + 0.026α + 4×10⁻⁹α⁴，α 是「相位角」（站在月亮上看，太阳和地球之间的夹角，满月时为 0，半月时为 90 度）。光滑的白球按朗伯定律计算，半月时是满月的 1/π，约 32%。圆盘的样子：光滑球按朗伯定律，月面按 Lommel–Seeliger 定律（适合尘土覆盖的表面），后者在满月时整个圆盘一样亮。

白天的月亮有多亮。满月的星等约 −12.7，相当于在地面产生约 0.26 勒克斯的照度；月亮的圆盘只占约 6.4×10⁻⁵ 球面度，所以满月的月面亮度约 4000 坎德拉每平方米。半月的总亮度只有满月的 9%，亮着的面积又只有一半，月面亮度约 750 坎德拉每平方米。晴朗的白天，离太阳 90 度左右的蓝天大约是 1500 到 4000 坎德拉每平方米（也可以用《天空为什么是蓝的，夕阳为什么是红的？》里的模型估出来），所以半月的月面比旁边的天空暗。眼睛能分辨出百分之几的亮度差别，月光叠在天空上，多出两成到五成，足够看见。

为什么月出间隔有长有短。月亮在天上走的路线和地平线的夹角，一个月里在变：夹角小的时候，月亮虽然每天往东走 13 度，升起的时间却只晚二十多分钟；夹角大的时候，要晚一个多小时。