天文学是地理学科的一个重要分支，从表面上来看，我们抬头仰望星空，就能看到各种天体，包括恒星、行星、卫星、彗星等等，似乎天文学离我们很近，很容易理解。但是，在天文学背后则是物理学、数学等基础学科，天文学是极为抽象难懂的学科。就算是在太阳系范围内，关于地球、月球以及其他行星的自转运动和公转运动，也已经令很多人觉得十分有难度，不容易想象。

在月球上看地球的视运动 那就更不用说，在航天领域，我们如何发射一个探测器前往火星，这中间又要考虑所少的因素，如何计算探测器运行的轨迹了，这都是需要极为精密的计算，才能实现，要不然可能差之毫厘谬以千里。今天，我们就从地球的自转开始说起，来聊聊天体的运动以及天体的视运动。地球的运动十分复杂，其中最基本的运动包括围绕着地轴的“自转运动”和围绕着太阳（实际上上太阳和地球的公共质量中心）的“公转运动”。

太阳系示意图 地球围绕着地轴进行着自西向东的自转，自转的周期为23小时56分4秒，我们可以近似的看成24小时。地球自转一圈，也就是一天的时间，我们也就会经历一次昼夜交替（除极昼和极夜地区之外）。但是我们生活在地球上几乎感受不到地球的转动，不过只要我们抬头看看天上的天体，每天太阳、月球以及其他星星的东升西落现象，都是地球自转而产生的。我们把我们肉眼看到的天体运动情况，称为天体的“视运动”。

北纬40°二分二至日太阳视运动示意图 除极昼极夜地区外，我们每天都能看到太阳东升西落的视运动，在夜晚我们看到的月球，它也会东升西落，这就是月球的视运动，实际上满天的繁星也会在天空中运动，有些地区星星也会有东升西落的视运动，而有些地区我们能够看到许多星星在天空中画出了圆形的视运动轨迹，这些都是地球自转的体现。在地球上能够看太阳和月球“东升西落”的视运动现象，我们如果登陆到月球上，来观察太阳和地球，那看到的视运动情况又是怎样呢？

月相变化示意图 我们知道在月球上来观察其他天体，我们就需要考虑月球的运动情况，我们知道月球是被地球“潮汐锁定”的卫星，也就是月球自转的周期和月球绕地球公转的周期相同，其时间都是大约27.32天。这样一来，每当月球自转了一个角度，那么在这段时间内，月球也就绕地球公转了相同的角度。这样就会使得我们在地球上永远只会看到月球的同一面，我们称为月球正面，而背向地球的那一面，在地球上永远无法看到，我们称为月球背面。

月球正面和负面 那么，反过来也同样道理，如果你在月球上，如果不巧你刚好位于月球“背面”，那么你在天空中就永远也看不到地球，如果你刚好位于月球“正面”，那么地球就会一直出现在你所见到的天空中，而且是在任何时刻都能看到天上的地球，根本没有升落现象，此外天空中的地球距离月平面（类似地平面）的角度也是固定的。我们再来看看，在月球上看太阳是一个怎样的情况呢？是不是也是像看地球那样的呢？

在月球上看到的“满地” 在月球上看太阳，在很多地区应该是能够看到类似地球上的升落现象的，只不过在月球上看到的太阳升落周期要比地球上要长的多。如果我们忽略月球随着地球一起绕太阳做公转运动，仅考虑月球的自转和绕地球的公转，那么在月球上看太阳升落一次，也就是昼夜交替一次的时间就是27.32天，也就是月球自转和公转的周期。不过，由于月球伴随着地球一起在绕太阳进行公转，所以在27.32天的时间内地球带着月球已经自西向东绕太阳公转了一个角度。因此实际上在月球上看到太阳升落一次的时间要比27.32天长，这个时间大约是29.5天，而这个时间也就是我们在地球上看到的月相变化周期。