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早上的太阳近还是中午的太阳近今天为你解开 [复制链接]

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我们曾经学过一篇课文叫《两小儿辩日》,文中的内容讲的是两个小孩争论太阳离我们的远近。一个小孩认为早上的时候太阳离我们比较近,因为早上的太阳看起来比较大。而另一个小孩则不同意这种说法,他认为中午的时候太阳离我们比较近,因为中午的太阳很热,所以就离得近。他们两个的观点究竟谁对谁错呢?今天就让我们一起来探讨一下吧。

首先让我们先了解一下我们人类所处的宇宙环境。我们居住的地球赤道半径km。在地表上空有km厚的大气层,接近地球半径的1/6,它包裹着我们的地球,从地表到高空大气密度呈递减状态。而大气层外则为真空环境。地球绕太阳自西往东转。

太阳光主要来自太阳表面的黑体辐射,它的光谱可见光的波长范围在~纳米之间,可见光可以通过三棱镜分解出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种颜色,这是我们眼睛所能看到的光,并由此证明,太阳的白光是由各种色光组合而成。

在离我们1.5亿公里远的太阳,它的直径为万公里,是地球直径的倍。由于太阳比较大,而且离我们比较远,所以它的光线我们可以看作是平行地射向地球的。假如没有大气层的情况下,A1A2就是地球的昼夜分界线,向光面为白天,背光面为黑夜。但是我们的地表上空是充满大气的,所以太阳光遇到大气层时,它的情况就变得复杂多了。

早晨,太阳光从O1点射进大气层,它是由真空状态进入大气介质,此时太阳光便会像透过三棱镜一样发生折射,不过由于大气层密度的不均匀,它的折射线是弧形弯曲的,而不是直线的。同样地它会分解出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种可见光。这七种颜色的折射率依次增大,所以它们有规律地排布在地表上。所谓折射率,就是入射角的正弦值与折射角的正弦值得比。光线在大气中除了折射外,还会产生散射现象。按照我们的惯性思维,我们可能会认为此时A1点天刚开始亮,而B1点是天黑的。但实际情况却不是这样的,因为光线通过大气的折射,此时的光线已传到B1点,所以此时B1点天开始亮,而A1点天早就亮了。在这种情况下日出提前到来了。在天刚亮时,最先映入我们眼帘的是红光,所以早上的太阳开起来是红彤彤的,同时由于散射的原因,通常在太阳旁边的天空也会被染成红色。

在我们的视觉当中,我们会认为光是沿直线传播的。在早上我们第一眼看到的太阳其实不是真实的太阳,而是一种虚像。由于我们是从密度大的介质往密度小的介质看太阳的,所以此时看到的太阳会比它的实际尺寸大,高度比它实际高度高。

随着太阳的升高,七种可见光间的角度慢慢变小,直至中午光线垂直于地面时,聚集成光束。此时的光线没有了折射,只有散射。这时的太阳和天空的颜色就是七种可见光的混合颜色,看起来是白色耀眼的。中午时光线穿过大气层的厚度为km,而早晨光线穿过大气层的厚度则为km,两者相差2.5倍。假设中午太阳的温度为38℃,那么早上的温度理论上只有15℃,这就是为什么中午的温度比早上的温度高很多的原因。

过了中午之后,随着时间的推移,太阳的入射角会慢慢变倾斜,太阳光束又开始分解,七种可见光的角度慢慢变大,直至在B2点太阳将要落山的那一刻达到最大值。早上最先看到的是红光,而傍晚最后消失的也是红光。所以你此时看到的太阳和天空也是红色的。只不过日落延迟了。

最后让我们回到刚开始的话题,其实辩日的两个小孩说得都对,只不过他们把问题各自片面化了。他们的描述只是太阳在地球上不同时刻的现象罢了。

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