“明月几时有？把酒问青天。不知天上宫阙，今夕是何年。”苏轼的这首《水调歌头·明月几时有》想必大家都不陌生，其中的“天上宫阙”意为月亮上的宫殿、特指月亮。只不过，苏轼不知道当年的月亮上是何年何月，我们却能计算出来。

常识科普

地球上的早晨和傍晚，我们可以看到日出前和日落后的光芒，这种现象叫做“晨昏蒙影”、又叫作“曙暮光”。

但是月球上由于没有大气，光线不能散射，因此看不到这种美丽的景象，月球上的昼夜交替是非常突然的。

同时，月球的昼夜交替是自转和公转共同作用的结果，其昼夜交替要比地球慢地多。一般来说，月球上太阳“升起”后要经过160多小时才能到达月球的正当空，从正当空落到“月平线”以下又需要160多小时，这是月球上的白昼；

再经过320多小时的黑夜，才是月球上完整的一天。准确来说，地球上的一天是23小时56分04秒，而月球上的一天则是655.71984个小时，也就是说，月球上的一天大约相当于地球上的27.32天。

计算思路

仅仅知道了时间长度还不足以计算日期，我们还需要设置一个基准点，本文中，我们将公元1年1月1日的0时为月球和地球共同的时间基准点，这样一来，计算月球上的日期就变得可行了。

• 第一步，对于某个特定的地球历，可以计算出它距离基准时间点过了多少天，例如公元0年1月2日18时距离基准时间点过了1.75天；

• 第二步，根据地球和月球一天时间长度的对应关系，计算出月球日期距离基准时间点的天数，例如上一步中的地球日期在月球上相对基准时间点经过的天数为0.064天；

• 第三步，根据月球上相对基准时间点经过的天数，计算月球上的日期。

当然，这样计算得出的月球日期会有些许误差，事实上，威斯康星大学麦迪逊分校地球科学教授斯蒂芬·梅尔斯团队的最新研究表明，月球正以约3.82厘米/年的速度缓慢离开地球，导致地球自转变慢，地球上的每一天也在慢慢变长。

在14亿年前，月地之间的距离更近，地球自转得更快，当时地球上的一天仅为18小时。

这样看来，我们对月球日期的计算误差也就在可接受范围之内了。

Python实现

计算思路清晰了，用python实现起来也就非常简单了。具体代码实现如下：

其中，我们依次构建了几个函数:

• get_standard用来计算基准时间点
• get_earth_days计算指定地球日期距离基准时间点的地球天数
• get_moon_days计算指定日期距离基准时间点的月球天数
• get_moon_date用来计算指定地球日期相对应的月球日期。

下面我们就来测试一下程序运行情况，苏轼的《水调歌头·明月几时有》写于“丙辰中秋”，根据推算应该是公元1076年9月21日，假设当时时间为20时，那么我们的地球日期输入就是“1076-09-21 20”，把它放到程序中跑一跑，就得到了当时的月球日期40年5月17日，也就是词中“天上宫阙”的年月了。

* 本文转载自公众号菜鸟学 Python