今晚天气晴好时，你抬头看向夜空，能看到一轮满月。若你有持续观察月亮的习惯，就会注意到，无论月相怎样，月亮在天上停留的时间约为半天。看着天上那美丽的白玉盘，你会忍不住多看几眼，那么地球上是否有一个地方能 24 小时都看到月亮呢？

在北极点，我们能够连续 24 小时看到月亮。并且，最多还能连续看 300 小时以上的月亮。接下来以北极点为例来介绍这背后的天文学原理。

在 24 小时的时间里都能看到月亮，这表明月球始终在天空之中，没有沉落到地平线以下。稍微了解一些天文学知识的小伙伴大概知道，在北极点观测星空时，星星不会有升起或落下的现象。那么对于月亮来说，情况又是怎样的呢？

我们首先要弄清楚为何在北极点看不到星空升起或落下。我们知晓，星空的东升西落实际上是地球自转导致的。随着地球自转，我们能看到群星围绕天极作圆周运动。如果朝着天极进行长时间的曝光，那么就会获得一张布满同心圆轨迹的照片，而这些同心圆的圆心正是天极。

这是一张朝向北天极拍摄的星轨︱Chirag Upreti

仔细观察上图，你会发现许多星星画不出完整的圆。只有那些最靠近圆心（也就是北天极）的星星，才有可能画出完整的圆。这也就意味着，这些星星能够永远出现在拍摄地点的天空中，不会落入地平线。

天文学上把这类永不落下的星星称作“恒显星”，恒显星所在的天空范围边界被称为“恒显圈”。可以发现，恒显星的数量以及恒显圈的范围，都与天极的高度相关。天极越高，恒显星的数量就越多，恒显圈也就越大。那么在地球上的哪个位置能够看到天极在天空中处于最高处（也就是天顶）呢？答案显而易见，是北极点或南极点。当我们处于两极极点时，天极与天顶会重合。随着地球的自转，群星会以天极或天顶为圆心画出圆形的轨迹。从另一个角度来看，这些星轨实际上是与地平线完全平行的。这就是在地球两极极点看不到星空升起或落下的原因。

北极点星轨通过天象仪模拟，能够看到星轨与地平线完全平行。

月球的视运动受地球自转影响。与星空出没仅受地球自转影响不同，地球自转并非影响月球出没的唯一因素。因为月球是地球的天然卫星，它会绕地球公转。在北极点，星空被“固定”了，不再升落。然而，月球不在此列。以恒星背景为参考系时，月球看起来会在群星间穿行。月球每大约 27.32 天绕天空一圈，这就是月球的公转周期。月球穿越群星所形成的轨迹被称为白道，白道反映了月球公转轨道在天空中的位置[1]。天文学常识表明，白道面与赤道面存在夹角。北极点地平面与赤道面正好重合。所以，月球沿白道运动的轨迹会与北极点地平线相交。月球会随着公转穿越赤道面/北极点地平面。进而会出现月出和月落。

赤道面（红线）与白道面（绿线）存在夹角

在北极点，地平面就是赤道面

当然，我们在北极点看到的月球出没与一般情况存在明显差异。我们平时在中低纬度地区，基本每天都能看到月球升起和落下。而北极点在一个月球公转周期内（约 27 天），只能看到一次月出和一次月落。今天午夜（北京时间 3 月 15 日 1 点前后），月球会在北极点上空落下。到北京时间 3 月 29 日 6 时，月球才重新从北极点的地平线升起。一直到 4 月 11 日 7 时许，月球再次完全落下。月亮在北极点上空的时间前后有 13 天，超过 300 个小时，约为半个月球公转周期。3 月 30 日以前，月球与太阳距离过近，肉眼无法观测到。

北京时间 3 月 29 日至 4 月 11 日，每日 6 时，黄色轨迹呈现的是月球在北极点天空的位置变化，绿色圆则代表地平线，这是由 Stellarium 模拟出来的。

加入地球自转效果后，在 3 月 29 日至 4 月 11 日 8 时这段时间里，月球的位置发生了变化，其轨迹为黄色。从这一变化可以看出，月球在这段期间一直处于北极点地平线（绿圈）之上。︱Stellarium

基于相同的原理，在高纬度地区，像北极圈和南极圈这样的地方，也能够连续好几天看到月亮在天上。并且，纬度越高，月亮一直在天上不落下的时间就会越长。

参考&拓展

现代天文学对于白道有严格的定义，这个定义是“月球绕地球的瞬时轨道面与天球相交形成的大圆”