在环绕地球的空旷宇宙中，月球是我们最近的天体邻居。它的面貌，周期性地被光辉填满，随后又被黑暗吞噬，在我们的天空中有着不断变化但值得信赖的存在。在这篇文章中，我们将了解月球及其围绕我们星球的轨迹，但要亲身体验这段旅程，我们必须进入宇宙本身。让我们从太空中观察月球，欣赏它阳光下的壮丽。你可以拖动它来改变你的视角，也可以使用滑块来控制日期和时间：在这个便利的视图中，我们可以自由地旋转相机，以不同的角度观察月球及其壮观的陨石坑和山脉。遗憾的是，在我们的日常体验中并没有这种自由的运动——月球自行在日夜天空中徘徊。我们可以在下面模拟这些旅行，你可以看到月球在天空中的当前位置信息。你可以拖动全景图来调整视角——这让你能看到地平线以上和以下天空的广阔。在拖动滑块时，你可以目睹月球在你本地时间的几天和几小时内在天空中的变化位置。随着月球在天空中位置的变化，小箭头会指引你到达它的位置。你还可以拖动右下角地球仪上的小人，以查看该位置在地球上的天空景象。如果你的浏览器允许，点击按钮将会自动将小人放置在你当前的位置。虽然这一切可能现在看起来有些压倒性，但我们最终将看到这些部分是如何契合在一起的：在一天的时间里，月球在天空中沿着一个弧线旅行，几乎完成了绕地球的环绕。随着时间的推移，月球的照亮程度也可见地变化。你可能会承认，当月球在天空中移动时，很难集中注意力在那小小的月球上。为了让其更易于观察，我将镜头缩放并将位置锁定在月球上：请注意，在单个昼夜之间，月球似乎在旋转，而在许多个日子里它则明显地摇晃。这些摇晃的变化让我们偶尔能看到月球“边缘”的一些隐藏部分，但我们这个邻居最终只向我们展示它的一面。在我们的太空悬浮演示中，我们可以轻易地从各个角度观察月球，但在地球上我们永远无法看到月球的大部分背面。随着日子的推移，月球上的光照也会剧烈变化。月球的照亮部分与未照亮部分之间的线条，即所谓的终结线，横扫月球，揭示其表面的细节。虽然月球是球形的，但完全照亮的月球看起来更像一个平坦的圆盘。在这篇文章中，我将解释我们刚刚看到的所有效应，我们还将学习关于重力、海洋潮汐和日食的知识。让我们先探索天体如何在空间中移动，以及它们的存在如何影响邻近物体的运动。空间中的运动让我介绍一个小小的宇宙游乐场，在这里我们将进行实验。在里面，我放置了一个自由漂浮在太空中的小行星。你可以拖动行星改变它的位置。箭头象征着这个物体的初始速度——你可以通过拖动箭头末端的虚线来调整这个速度。为了开始，你可以按左下角的按钮：请注意，我在运动的行星后面绘制了一条幽灵轨迹，使其运动更易追踪。正如你所见，一旦你放开行星，它将在空间中沿直线运动，最终逐渐超出可见范围。让我们通过在这个沙盒中添加另一个物体来稍微增加复杂性。你可以调整两个物体的位置和速度，看看它们的相互存在如何影响彼此。我还标记了物体在你放任它们之前将要沿着的轨迹的细线，这使得规划它们的运动更容易：我们现在看到的运动没有之前那么简单。在某些情况下，两个物体在调整它们的初始轨迹后会错身而过。在其他情况下，这两个物体一起在太空中漫游，永远锁定在一个摆动的舞蹈中。你可能也成功地让两个物体相互碰撞。最终我们将看到这个场景的更现实的可视化，但在这个简化的模拟中，当两个物体碰撞时，它们会结合在一起，继续它们的共同旅程。造成所有这些效应的原因是作用在物体上的引力。让我们近距离探讨这种相互作用。和以前一样，你可以拖动两个物体，并且你也可以使用下面的滑块改变它们的质量：箭头代表作用在两个物体上的引力——箭头越长，力量就越大。完整起见，我展示了质量和距离的数值与单位，但这些数字并不特别重要。