【科展解析】「月」來越好玩

 

在國小的自然科學裡觀察星星有星座盤，但是觀察月亮就沒有月亮盤可以操作，於是我們就想是不是也可以用簡單的工具也能夠觀察到需要精密儀器才能測到的月亮數據呢?

 

【X博士摘要說明】

1. 製作月亮運行的 3D 模型

2. 哪個方位或是哪一個高度比較容易看見月亮

3. 製作測月距的方法

 

第 52 屆國中地球科學科作品
題目：「月」來越好玩

作者：基隆市立銘傳國民中學的同學們

 

【摘要(原文)】

分析台灣 1912 ~ 2011 年的百年月球資料，我們以台灣觀察者看月亮時，發現：(一)月球以螺旋式來回繞地球運行，周期約 28 天

(二)月升、月落方位角及過中天高度角的變化量，有似的循環週期，將每年最大和最小角度差值的變化量繪成曲線，此圖與正弦定律相仿，且變化與沙羅週期雷同

(三)面向南方看見月亮的機率為 93.6％，遠大於面向北方的機會

 

【X博士步驟說明】

●觀察月亮在不同年分時路徑的變化，並製作月亮運行的 3D 模型

   

我們發現觀看月亮，不只在升落方位上有移動，在高度角上也有高低的變化，也就是說，月亮具有三個移動的自由度，整體移動的模式就像螺旋式的移動，由此可見，月亮並非等速率圓周運動的星體。

   

●月亮面向北方的機率

   

面向南方看見月亮的機率遠大於面向北方，而除了三十日之外，差異不大，亦即 任何一個月相都有機會面北。

   

觀察月亮高度角 90°在不同農曆日期出現的機率，發現每個月都有出現，其中最大的機率在出現在農曆十六日，亦即滿月附近；最小的機率出現在農曆初四和三十日，亦即眉月附近，兩者相差 3.93％，所以要看見月亮高高掛的最佳機會是滿月。

 

●測量月球距離的方法

   

數據分析與結論

每次升起方位循環的天數雖然相似(約 28 天)，但月亮經過的路徑不盡相同。月亮每次升 起方位循環的行徑範圍似乎有擴大、縮小、擴大、縮小…的趨勢，回到原來的範圍大約 需要 18~19 年左右，與沙羅週期和月亮交點週期雷同，利用整理出的資料製作月亮簡易的 3D 軌道模型和動畫，使大家更了解月亮的運行方式。比較各種測量月亮距離的方法，可知硬幣測量法用的幾何概念簡單易懂，也可實際操作，是所有測量法中最適合中學生操作的方式，如果可以找到取代人眼偵測的工具會更好。

 

以下是評審給的評語

   

【X博士評語】

本次的科展作品，讓我們對月亮有更深入的了解，而觀察月亮在90度的位置時最大的機率會發生在農曆16日左右，也就是滿月左右。而利用簡單的原理製作測輛月距的方法，雖然比起雷射測距儀有相當的誤差，但已可讓我們透過簡單的幾何關係和工具了解地球與月球的距離關係。