在班上問問月亮為什麼會改變形狀，幾乎總會有人說是地球擋在前面，替月亮投下了影子。這是最常見的科學迷思之一，成年人也不例外。這種說法聽起來合情合理，卻是錯的，而且光靠一張圖就想糾正它，難度出乎意料地高。
本課將提供工具，讓學生親自檢驗「影子說」，並以真正的解釋取而代之。
一句話說清真正的原因
太陽始終恰好照亮月球的一半。隨著月球繞地球運行，我們看到這個受光半球露出的部分不斷變化。
沒有任何東西遮住月球。新月時，受光的一半背向我們；滿月時，這一半則完全朝向我們。兩者之間的各種月相，都是從不同角度看到的明亮半球與黑暗半球。
從上方觀看
關鍵是同時呈現兩種視角：從北極上空俯瞰月球繞地球運行，以及從地面看到的月球。月相實驗會將這兩種視角並排呈現，你可以拖曳月球沿軌道移動，也可以播放整個月的變化。
請學生站在圖中的地球上，依序觀察每個位置的月球。在離太陽最近的位置，他們只能看到黑暗的一面。沿軌道繞行四分之一圈後，他們會看到一半明亮、一半黑暗。在遠離太陽的一側，他們會看到整個受照亮的面。
從地球上看起來的樣子
檢驗影子假說的三種方法
不要只是告訴學生「影子」這個想法是錯的。提供證據，讓他們自己否定這個想法。
1. 影子指向哪裡？
地球的影子總是指向背離太陽的方向。從俯視圖來看，只有當月球位於遠離太陽的一側，也就是滿月時，地球的影子才可能到達月球。但月牙出現在月球與太陽位於同一側的時候，而地球的影子絕不可能到達那裡。
2. 形狀不對
地球的影子是圓形的，而且比月球大得多，因此影子只要遮到月球，就總會在受光部分留下凹口。但凸月受光的部分兩側都向外鼓起。圓形的影子不可能形成這種形狀，而一個從一側受光、從斜角觀察的球體每個月都會呈現這種形狀。
3. 有時我們確實看得到影子
當月球真的穿過地球的影子時，我們稱之為月食。月食只會在滿月時發生，持續幾小時，而不是兩週；月球也常常會呈現暗紅色。這就是地球影子的樣子，與弦月完全不同。
為什麼月食不是每個月都會發生？月球軌道傾斜約5度，因此月球通常從影子的上方或下方經過。實驗室將軌道設定為水平，以便更容易觀察月相；因此，等學生理解基本圖示後，這是個值得提出的問題。
每種月相什麼時候看得到？
學生常常會驚訝地發現，白天也看得到月亮。在實驗室中開啟一天中的時刻顯示後，就能根據同一張圖推導出時間表：月球每天到達天空最高點的時間會晚約50分鐘。
| 月相 | 新月以來的天數 | 大約升起時間 | 大約到達天空最高點的時間 | 大約落下時間 |
|---|---|---|---|---|
| 新月 | 0.0 | 06:00 | 12:00 | 18:00 |
| 眉月 | 3.7 | 09:00 | 15:00 | 21:00 |
| 上弦月 | 7.4 | 12:00 | 18:00 | 00:00 |
| 盈凸月 | 11.1 | 15:00 | 21:00 | 03:00 |
| 滿月 | 14.8 | 18:00 | 00:00 | 06:00 |
| 虧凸月 | 18.5 | 21:00 | 03:00 | 09:00 |
| 下弦月 | 22.1 | 00:00 | 06:00 | 12:00 |
| 殘月 | 25.8 | 03:00 | 09:00 | 15:00 |
與實驗室中的情況一樣，這是不考慮緯度和軌道傾斜時的大約當地時間。
上弦月大約在12:00升起，下午時已高掛在天空中，太陽落山前就能看見它。滿月大約在18:00升起，正好是太陽下山的時候，因此整夜都掛在天空中。一項不錯的家庭作業：新月過後幾天，放學後找找月亮，並把你看到的樣子畫下來。
北半球與南半球
如果你在澳洲、紐西蘭、南非或南美洲教書，看到的月亮會是翻轉的。漸盈的月亮左側被照亮，而不是右側。實驗室可以切換半球，因此學生可以看到，地球上任何地方的月相都相同；改變的只是我們站立的位置和觀看的角度。
課程安排
- 請全班畫出他們認為月相是如何形成的。把這些畫留下來：它們是學習前的紀錄。
- 同時顯示俯視圖和從地球上看到的景象。慢速播放一個月的變化，並在每個有名稱的月相處暫停。
- 開啟標示朝向地球半球的標記，讓學生先預測每個月相，再揭曉答案。
- 以全班討論的方式進行上面的三項陰影測試。
- 請學生重新畫出自己的解釋，並與第一幅圖比較。
檢查理解程度的問題
- 如果今晚是上弦月，那麼大約兩週後會是什麼月相？
- 為什麼午夜時絕不可能看到眉月？
- 地球另一側的人今晚看月亮時，看到的月相會不同嗎？
- 新月時，月球背面處於黑暗中嗎？