月全食時月亮為何變紅？從地球影子追蹤一束陽光

月全食時，地球擋住了原本直照月面的陽光，月亮卻常留下暗暗的銅紅色。那一點光從哪裡來？少量陽光掠過地球邊緣，穿過大氣時被折向影子內側，再照到月面。這段路上，較短波長的光更容易被散射到別處，剩下沿途傳過去的光偏紅、偏橙。月面把這些光反射回來，我們便看見一輪比平日暗得多的紅月亮。

地球擋住直射光，大氣讓一部分光轉彎

想像自己站在月球朝向地球的一面，正在月全食期間望向地球。地球的圓盤擋住太陽，圓盤周圍卻還有一圈大氣。陽光斜穿過這一圈空氣，隨着空氣密度改變而彎曲。其中一些光因此進入本影，也就是地球完全遮住太陽圓面的區域。NASA 的月食外觀技術說明把這圈大氣比作環形透鏡。透鏡的比喻解釋了光怎樣進去，光進去時帶着甚麼顏色，還要看大氣如何散射陽光。

月球要整個進入本影，才算進入月全食的全食階段。如果還有一角留在本影外，亮暗反差就可能讓影子裡那部分看起來近乎黑色。等到整輪月亮都進入本影，原來比較亮的那一角也暗下來，眼睛便較容易辨認月面上微弱的暖色。若想分清這個過程和平日眉月、半月的變化，可以接着看本站的月相與地影解說。

折射決定光往哪裡去，散射影響留下的顏色

同一道陽光掠過地球邊緣時，要斜穿一段很長的大氣。空氣分子比較容易把藍紫等短波長的光分散到其他方向，仍沿原來那束光的路線傳遞下去的成分，便相對偏紅。這跟白天天空為何偏藍是同一個散射過程的兩個看法：看白天天空，是接到被分散出來的光；看月全食，則是接到穿過大氣後再由月面反射回來的光。

Gedzelman 與 Vollmer 的月食光線模擬把折射、分子散射、雲和懸浮微粒等因素放入同一個模型，重建兩次月食的照明。他們發現，本影中央偏深紅主要與短波長成分沿途被散射有關。把光的路徑分成「穿過地球大氣」與「從月面反射回來」兩段，就能理解為何我們在地球這邊看到的顏色，取決於陽光在抵達月球之前經歷了甚麼。

同一次月食，月面兩邊也可能深淺不同

本影內的光照並不平均。靠近本影外緣的位置一般較容易收到折進來的光，月球經過影子的路線不同，亮部和暗部的位置就會變。地球邊緣各處的雲量、懸浮微粒也會削弱不同方向的光。NASA 的技術說明記錄了菲律賓皮納圖博火山噴發後的一次深暗月全食，當時月面暗得接近灰色。因而「血月」可以是方便的外觀稱呼，實際看到的色調仍要看那次月食的光路和大氣情況。

下次看月全食照片，可以先找月面上哪一側較亮，再比較同一次全食中前後兩張的變化。若照片出自不同相機，曝光和白平衡也會改變看起來的深淺和色調，單憑一張照片很難判斷大氣狀況。本文封面是 AI 生成的原創插畫，用來呈現紅月外觀。