金士顿战斧好还是暴风:天气好,为什么早晚的太阳比正午大很多

来源:百度文库 编辑:中科新闻网 时间:2024/05/02 11:47:25
天气好的时候,为什么早晚的太阳比正午大很多

地球绕日运行的轨道为一椭圆,太阳位于其中一个焦点上。每年1月初经过近日点(距太阳14710万公里),7月初经过远日点(距太阳15210万公里)。经过计算,地球每年从远日点向近日点(7月~1月)运行时,从早晨到中午这段时间靠近太阳约8000公里,在此期间,每天中午的太阳比早晨的太阳距离我们近些;反之,地球从近日点向远日点(1月~7月)运行时,每天中午的太阳比早晨距我们远约8000公里。早晨和中午的日地距离8000公里之差,和日地平均距离(1.5亿公里)相比,微不足道,用肉眼是很难观察出来的。可以说,太阳在早晨和中午离我们同样远。

“日初出大如车盖,及日中则如盘盂”,这是人眼接触物体所产生的视觉错误的缘故。在实际生活中,人们都有这样的体验:两个同样大小的圆,如果把其中一个放在几个大圆圈中,把另一个放在几个小圆圈中,粗一看,前者小,后者大。又根据物理学的“光渗”作用,我们看白色图形,总比看同样大小的黑色图形大些。当太阳初升、降落时,地平线上只有一角天空,而且附近还有树木、房屋背衬,加上此时四周天空昏暗,太阳就显得特别亮而且大;中午时,背衬的是辽阔天空,没有物体同它比较,而且四周的天空已很明亮,与太阳亮度相差不太悬殊,因此,看上去太阳显得小了。

我们知道,地面辐射是大气的直接热源,而地面辐射能的大小又与地面接收太阳辐射能的多少有关。早晨,太阳初升,地平高度小,阳光斜射在地面上,地面单位面积上吸收到的太阳辐射能少,气温较低,故仍“沧沧凉凉”。中午,太阳直射地面,地面单位面积吸收到的太阳辐射能增大,气温高,故“日中如探汤”。因此,以“远者小而近者大”或“近者热而远者凉”来推论日之远近,是错误的。
最先提出疑义的是前苏联的别莱利曼,他在《趣味天文学》中指出:从中午到日没,太阳距离平均变化约7500公里,比地球自转造成的距离变化《6400公里》大些。他正视了地球公转的轨道是椭圆形,从而得出了半年是中午比黄昏近,另半年是中午比黄昏远的新结论。
我国著名天文学家戴文赛教授看到别莱利曼的新结论后,认为还是太简单化了,不能解答问题的全部。
这一个看来似乎简单的问题,实际上是复杂的:地球绕日轨道是椭圆形的,在通过近日点和远日点时(1月初和7月初),日地距离周日变化小到1500公里;而在4月初和10月初,日地距离周日变化可达43 000公里;在地球不同纬度上,地球自转引起的距离变化不同,在地球南极或北极,这个论题就不能成立,因为太阳中天为中午,日出地平线为早,日落地平线为晚,而在那里谈不到早、午、晚;地球自转轴与公转轴不是平行的,有23.5°交角。所以日出日落时间和太阳中午的高度在一年内不断变化,而且又随纬度不同而不同。
考虑了各种因素后,戴文赛教授对这个看来简单的问题作了精密的计算研究,于1955年在《南京大学学报》上发表论文《太阳与观测者距离在一日内的变化》,之后,又于1955年8月15日在《光明日报》上发表了科普文章。
这个问题的解对于不同纬度的地区是不同的。对北京来说,12月15日到1月22日,中午的太阳比早晚都近;1月22日到6月5日,太阳中午比早远,比晚近;6月5日到8月1日,中午的太阳又比早晚都近;8月1日到12月15日,太阳中午比早近,比晚远。其中1月22日和6月5日两天,太阳早、午距离相等;8月1日和12月15日两天,太阳午、晚距离相等。这是用1954年的数据计算的,但可以适用100年。即使在100年后,相差也不过一天。
日地平均距离称为一个"天文单位":149,597,870 km。可见,即使以日地距离周日变化最大时的43,000公里,也只占日地平均距离的2.87/10000。
早晨的太阳看起来比中午大些,这并不是太阳早晨一定比中午离我们更近。如果我们用一架调好的照相机各拍一张早晨和中午的太阳,比较一下便会发现它们的大小是在照片上看来是完全一样的,原来我们的眼睛在观察物体时,感觉到的大小不仅取决于物体本身的实际大小,另外还受距离远近、背景衬托以及物体本身亮度等诸多因素的影响,早晨,太阳刚从地平线升起,远处背景中的树木、房屋小得使人看不清楚,太阳在这个背景下升起在地平线上,看起来就显得很大;而中午太阳高挂在广阔的天空,和大地上近处高大的树木和房屋比较,就显得很小。
至于中午比早上感到更热,是因为早上太阳是斜射到地面,正午的太阳是直射到地面,而且早上的阳光穿过的大气层要比正午太阳直射地面时穿过的大气层厚,所有正午时感到太阳热力强劲。
2.冰是冷的象征,一提到它,人们就会不寒而栗。但是,在冰雪凛冽的冬天,生活在北极圈里的爱斯基摩人,却凭着用冰垒成的房屋,熬过严寒的冬天。你知道冰屋为什么能够御寒吗?

孔子东游,见两小儿辩斗。问其故。一小儿日:“我以日始出时去人近。而日中时远也。”一儿以日初远,而日中时近也。
一儿日:“日初出大如车盖,及日中则如盘盂,此不为远者小而近者大平?”
一儿日:“日初出沧沧凉凉,及其日中如探汤,此不为近者热而远者凉乎?”
孔子不能决也。
两小儿笑日:“孰为汝多知乎!”

这则故事讲的是春秋时期,有两个小孩问当时的大学问家孔子:“太阳究竟什么时候离我们近?”他们两个,一个认为太阳早晨时比在中午时看起来大,所以太阳在早晨时离我们近。另一个认为中午太阳比在早晨时温暖,所以中午时太阳离我们近,他们两个从两个不同的方面得出两个完全不同的结论,而且说得都很有道理,连孔子也不知道哪个是对的

这是个看似简单实际复杂的问题,不过,在今天,科学家们已完全能解答这个问题了,一句话;日出日落时间和太阳的高度在一年内不断变化,而且随纬度不同而不同。1955年,我国著名天文学家戴文赛教授对这个问题作了深入的研究,并发表了论文《太阳与观测者距离在一日内的变化》。
以北京为例,12月15日到1月22日,中午的太阳比早晚的都近;l月22日到6月5日,中午的太阳比早上的远,比晚上的近,6月5日到8月1日,中午的太阳又比早晚的都近;8月1日到12月15日,中午的太阳比早上的近,比晚上的远。其中1 月22日和6月5日两天,太阳与地球的距离早、午相等;8月l日和12月15日两天,太阳与地球的距离午、晚相等。这是1954年的时候计算出来的,可以适用100年,100年以后,会相差一天。
由此可见,这么复杂的问题,对于生活在春秋时期的人们来说实在是太深奥了。不过古人这种善思、好问的品质是值得我们学习的。没有思考就没有探索,我们相信不论探索有多艰难,计算有多繁杂,只要经过一代又一代人的努力,一定会揭开自然界的许多秘密,计算太阳与地球之间距离的变化,就是经过一代又一代人努力的结果。

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