“日初出大如車蓋,及日中則如盤盂”,這是人眼接觸物體所產生的視覺錯誤的緣故。在實際生活中,人們都有這樣的體驗:兩個同樣大小的圓,如果把其中壹個放在幾個大圓圈中,把另壹個放在幾個小圓圈中,粗壹看,前者小,後者大。又根據物理學的“光滲”作用,我們看白色圖形,總比看同樣大小的黑色圖形大些。當太陽初升、降落時,地平線上只有壹角天空,而且附近還有樹木、房屋背襯,加上此時四周天空昏暗,太陽就顯得特別亮而且大;中午時,背襯的是遼闊天空,沒有物體同它比較,而且四周的天空已很明亮,與太陽亮度相差不太懸殊,因此,看上去太陽顯得小了。
我們知道,地面輻射是大氣的直接熱源,而地面輻射能的大小又與地面接收太陽輻射能的多少有關。早晨,太陽初升,地平高度小,陽光斜射在地面上,地面單位面積上吸收到的太陽輻射能少,氣溫較低,故仍“滄滄涼涼”。中午,太陽直射地面,地面單位面積吸收到的太陽輻射能增大,氣溫高,故“日中如探湯”。因此,以“遠者小而近者大”或“近者熱而遠者涼”來推論日之遠近,是錯誤的。
最先提出疑義的是前蘇聯的別萊利曼,他在《趣味天文學》中指出:從中午到日沒,太陽距離平均變化約7500公裏,比地球自轉造成的距離變化《6400公裏》大些。他正視了地球公轉的軌道是橢圓形,從而得出了半年是中午比黃昏近,另半年是中午比黃昏遠的新結論。
我國著名天文學家戴文賽教授看到別萊利曼的新結論後,認為還是太簡單化了,不能解答問題的全部。
這壹個看來似乎簡單的問題,實際上是復雜的:地球繞日軌道是橢圓形的,在通過近日點和遠日點時(1月初和7月初),日地距離周日變化小到1500公裏;而在4月初和10月初,日地距離周日變化可達43 000公裏;在地球不同緯度上,地球自轉引起的距離變化不同,在地球南極或北極,這個論題就不能成立,因為太陽中天為中午,日出地平線為早,日落地平線為晚,而在那裏談不到早、午、晚;地球自轉軸與公轉軸不是平行的,有23.5°交角。所以日出日落時間和太陽中午的高度在壹年內不斷變化,而且又隨緯度不同而不同。
考慮了各種因素後,戴文賽教授對這個看來簡單的問題作了精密的計算研究,於1955年在《南京大學學報》上發表論文《太陽與觀測者距離在壹日內的變化》,之後,又於1955年8月15日在《光明日報》上發表了科普文章。
這個問題的解對於不同緯度的地區是不同的。對北京來說,12月15日到1月22日,中午的太陽比早晚都近;1月22日到6月5日,太陽中午比早遠,比晚近;6月5日到8月1日,中午的太陽又比早晚都近;8月1日到12月15日,太陽中午比早近,比晚遠。其中1月22日和6月5日兩天,太陽早、午距離相等;8月1日和12月15日兩天,太陽午、晚距離相等。這是用1954年的數據計算的,但可以適用100年。即使在100年後,相差也不過壹天。
日地平均距離稱為壹個"天文單位":149,597,870 km。可見,即使以日地距離周日變化最大時的43,000公裏,也只占日地平均距離的2.87/10000。
早晨的太陽看起來比中午大些,這並不是太陽早晨壹定比中午離我們更近。如果我們用壹架調好的照相機各拍壹張早晨和中午的太陽,比較壹下便會發現它們的大小是在照片上看來是完全壹樣的,原來我們的眼睛在觀察物體時,感覺到的大小不僅取決於物體本身的實際大小,另外還受距離遠近、背景襯托以及物體本身亮度等諸多因素的影響,早晨,太陽剛從地平線升起,遠處背景中的樹木、房屋小得使人看不清楚,太陽在這個背景下升起在地平線上,看起來就顯得很大;而中午太陽高掛在廣闊的天空,和大地上近處高大的樹木和房屋比較,就顯得很小。
至於中午比早上感到更熱,是因為早上太陽是斜射到地面,正午的太陽是直射到地面,而且早上的陽光穿過的大氣層要比正午太陽直射地面時穿過的大氣層厚,所有正午時感到太陽熱力強勁。
2.冰是冷的象征,壹提到它,人們就會不寒而栗。但是,在冰雪凜冽的冬天,生活在北極圈裏的愛斯基摩人,卻憑著用冰壘成的房屋,熬過嚴寒的冬天。妳知道冰屋為什麽能夠禦寒嗎?
孔子東遊,見兩小兒辯鬥。問其故。壹小兒日:“我以日始出時去人近。而日中時遠也。”壹兒以日初遠,而日中時近也。
壹兒日:“日初出大如車蓋,及日中則如盤盂,此不為遠者小而近者大平?”
壹兒日:“日初出滄滄涼涼,及其日中如探湯,此不為近者熱而遠者涼乎?”
孔子不能決也。
兩小兒笑日:“孰為汝多知乎!”
這則故事講的是春秋時期,有兩個小孩問當時的大學問家孔子:“太陽究竟什麽時候離我們近?”他們兩個,壹個認為太陽早晨時比在中午時看起來大,所以太陽在早晨時離我們近。另壹個認為中午太陽比在早晨時溫暖,所以中午時太陽離我們近,他們兩個從兩個不同的方面得出兩個完全不同的結論,而且說得都很有道理,連孔子也不知道哪個是對的
這是個看似簡單實際復雜的問題,不過,在今天,科學家們已完全能解答這個問題了,壹句話;日出日落時間和太陽的高度在壹年內不斷變化,而且隨緯度不同而不同。1955年,我國著名天文學家戴文賽教授對這個問題作了深入的研究,並發表了論文《太陽與觀測者距離在壹日內的變化》。
以北京為例,12月15日到1月22日,中午的太陽比早晚的都近;l月22日到6月5日,中午的太陽比早上的遠,比晚上的近,6月5日到8月1日,中午的太陽又比早晚的都近;8月1日到12月15日,中午的太陽比早上的近,比晚上的遠。其中1 月22日和6月5日兩天,太陽與地球的距離早、午相等;8月l日和12月15日兩天,太陽與地球的距離午、晚相等。這是1954年的時候計算出來的,可以適用100年,100年以後,會相差壹天。
由此可見,這麽復雜的問題,對於生活在春秋時期的人們來說實在是太深奧了。不過古人這種善思、好問的品質是值得我們學習的。沒有思考就沒有探索,我們相信不論探索有多艱難,計算有多繁雜,只要經過壹代又壹代人的努力,壹定會揭開自然界的許多秘密,計算太陽與地球之間距離的變化,就是經過壹代又壹代人努力的結果。