古人用什么来观测月亮轨迹（观测日晷在月球表面变化）

2016年11月23日讯，日晷，寓意最为丰满的时间图腾。月亮，寄托着中国人美好遐思的化身。它们之间能有交集吗？日前，在由国防科工局举办的“我心向月”——月球探测载荷创意设计活动中，清华大学美术学院信息艺术设计系的团队就将二者融合在一起，设计出了“地月日晷”的新颖项目，并为其诗意地取名“天涯共此时”。该项目在活动中获得二等奖，并将作为我国月球探测后续任务科学载荷的备选方案。

“伴随着‘地月日晷’指针的交汇与离别，每一个关注日晷的人都会从中感受到温暖与期待。每一天，月亮上的日晷都会如老友般如约而至，纵然虚空万里，也为我们带来远方的问候。”负责项目整体概念提出和科学验证的路奇同学说。

“月上一日，地上一月”

“海上生明月，天涯共此时。”这首耳熟能详的唐诗用天上的明月为不能共处一地的亲人之间营造了“共处一时”的情感寄托。每每举头望月，总有人不禁要问，远方的他是否此时此刻也在看着同一个月亮呢？从古至今，时间概念一直与天体运行的空间概念有着紧密的对应关系，因此，清华美院的同学们提出为嫦娥四号搭载一个月球版的“日晷”的想法，“以月球表面为天文观测点，为地球上的人们授以‘月亮时’；同时通过地月互动的方式，让地球民众有机会在月球上留下自己的祝福，真正产生地月之间的情感寄托。”

为什么人们总看不到月亮的另一面？为什么一个月是30天左右？为什么月亮有阴晴圆缺？路奇介绍，在太阳系这个单恒星星系中，地球和月亮的唯一主要光源都是太阳。在月球上，也有着和在地球上相似的太阳日。“月球自转一周的时间约等于29.32个地球日，我们可以将月球日和地球日的关系称之为‘月上一日，地上一月’。如果进一步将月亮上的一天划分为29个‘月球小时’，我们就得到了‘月上一时，地上一日’的对应关系。”

这些看似初级的月球天文问题虽然可以用文字、图表、动画来解释，但是“百闻不如一见”。为了让月球版“日晷”的升空承载更多科普的价值，清华美院的同学们让这个嫦娥四号搭载的月面计时器以第一人称视角传回反馈信息，从而使得地球上的人们可以直观感受到月亮上的日出日落是如何对应不同月相变化的。

地月互动实现情感寄托

路奇介绍，“天涯共此时”原理在于“在月日晷”安装于嫦娥四号摄像头可以拍摄到的位置。嫦娥四号的摄像头拍摄太阳视运动造成的“指针阴影”在日晷表盘上的方向变化后，发送回地球服务器，进行月亮授时过程。

“天涯共此时”的方案设计主要由“在月载荷部分”和“在地互动部分”组成。其中，在月载荷部分就是在嫦娥四号的着陆器上，搭载一个日晷到达月球表面，以实际着陆地点的月球经度为基准展开测量。“功能包括：拍照纪录月球上由于太阳视运动造成的指针阴影在日晷表盘上的方向变化，作为向地球提供的月球时间的直观依据。通过公众参与，将地球人的祝福送达月球，传输到在月日晷的显示器，实现地月之间的互动。利用摄像头对在月日晷指针的轨迹以及显示器中的祝福文字进行记录并传回地球，在互联网平台上与公众分享。”通过月地互动，实现真正意义上的地月情感寄托，并激发大家参与的热情。

而“天涯共此时”在地互动部分则通过在地服务器收集并整理嫦娥四号摄像头拍摄的月球日晷照片，并定时发布到社交网络平台，形成月球授时的仪式感。

路奇说，“天涯共此时”的工作状态分为“工作模式”和“休眠模式”。“在月日晷”在“工作模式”下进行晷盘调整和晷面拍照及传输。由于月球背面的环境因素，日晷在夜晚进行休眠，保证每个日昼能顺利工作。

“月时”可用于航海和捕鱼

路奇介绍，月球授时的意义与定义格林尼治标准时间相似，因为在此之前一直是用观测月相来判断朔望月变化的。有了在月授时，则又多了一种较为精确的计量时间的方法。“月球日、月球时的定义对航海、捕鱼等行业有突出的辅助作用，可以帮助人们更准确把握潮汐时间与强度之间的关系。”

而“月亮时间”更丰富的内涵在于探索其文化意义。日晷作为我国最古老的人工计时器纵贯千年，见证着华夏文明的发展。虽然随着现代社会的迅猛发展，传统日晷的实用性渐渐被更加精确便捷的计时器所取代，但作为最具中国特色的时间图腾，日晷所蕴含的文化底蕴是其他计时工具远远无法企及的。“我们希望通过嫦娥四号向月球发送一个量身定制的现代科技‘日晷’，记录嫦娥四号在月球每一个日夜的时间流逝，通过与互联网的结合，让地球上的我们也可以感受到‘远隔天涯’的嫦娥四号与我们‘共度此时’。”

“如果可以通过互联网的传播方式，全程直播日晷的安置、姿态调整、校准等一系列非常具有趣味性和科技含量的过程，可以激发大众，尤其是青少年对于航空航天、机械控制、电子信息等方面科学技术的兴趣与热爱。”清华美院的同学们认为，这种持续的科学普及对于培养新一代的中国科技人才有着重要意义。

来源：北京晚报 北晚新视觉网 记者 孙乐琪 文并图