“明月幾時有？把酒問青天。不知天上宮闕，今夕是何年。”蘇軾的這首《水調歌頭·明月幾時有》想必大家都不陌生，其中的“天上宮闕”意為月亮上的宮殿、特指月亮。只不過，蘇軾不知道當年的月亮上是何年何月，我們卻能計算出來。

常識科普

地球上的早晨和傍晚，我們可以看到日出前和日落后的光芒，這種現象叫做“晨昏蒙影”、又叫作“曙暮光”。

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但是月球上由于沒有大氣，光線不能散射，因此看不到這種美麗的景象，月球上的晝夜交替是非常突然的。

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同時，月球的晝夜交替是自轉和公轉共同作用的結果，其晝夜交替要比地球慢地多。一般來說，月球上太陽“升起”后要經過160多小時才能到達月球的正當空，從正當空落到“月平線”以下又需要160多小時，這是月球上的白晝；

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再經過320多小時的黑夜，才是月球上完整的一天。準確來說，地球上的一天是23小時56分04秒，而月球上的一天則是655.71984個小時，也就是說，月球上的一天大約相當于地球上的27.32天。

計算思路

僅僅知道了時間長度還不足以計算日期，我們還需要設置一個基準點，本文中，我們將公元1年1月1日的0時為月球和地球共同的時間基準點，這樣一來，計算月球上的日期就變得可行了。

• 第一步，對于某個特定的地球歷，可以計算出它距離基準時間點過了多少天，例如公元0年1月2日18時距離基準時間點過了1.75天；

• 第二步，根據地球和月球一天時間長度的對應關系，計算出月球日期距離基準時間點的天數，例如上一步中的地球日期在月球上相對基準時間點經過的天數為0.064天；

• 第三步，根據月球上相對基準時間點經過的天數，計算月球上的日期。

當然，這樣計算得出的月球日期會有些許誤差，事實上，威斯康星大學麥迪遜分校地球科學教授斯蒂芬·梅爾斯團隊的最新研究表明，月球正以約3.82厘米/年的速度緩慢離開地球，導致地球自轉變慢，地球上的每一天也在慢慢變長。

在14億年前，月地之間的距離更近，地球自轉得更快，當時地球上的一天僅為18小時。

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這樣看來，我們對月球日期的計算誤差也就在可接受范圍之內了。

Python實現

計算思路清晰了，用python實現起來也就非常簡單了。具體代碼實現如下：

其中，我們依次構建了幾個函數:

• get_standard用來計算基準時間點
• get_earth_days計算指定地球日期距離基準時間點的地球天數
• get_moon_days計算指定日期距離基準時間點的月球天數
• get_moon_date用來計算指定地球日期相對應的月球日期。

下面我們就來測試一下程序運行情況，蘇軾的《水調歌頭·明月幾時有》寫于“丙辰中秋”，根據推算應該是公元1076年9月21日，假設當時時間為20時，那么我們的地球日期輸入就是“1076-09-21 20”，把它放到程序中跑一跑，就得到了當時的月球日期40年5月17日，也就是詞中“天上宮闕”的年月了。

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* 本文轉載自公眾號菜鳥學 Python