中午看到的太陽比早晚的大

劉乾云（寶雞市烽火中學721006）孔子東游，見兩小兒辯斗。問其故。一兒曰：“我以日始出時去人近，而日中時遠也。”一兒以日初遠，而日中時近也。一兒曰：“日初出大如車蓋，及日中則如盤盂，此不為遠者小而近者大乎？”一兒曰：“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。 ■兩小兒笑曰：“孰為汝多知乎！”一一《列子?兩小兒辯日》貴刊先后登載了《正確解釋“早晚的太陽為何又紅又大”》和《關于〈正確解釋“早晚的太陽為何又紅又大”〉一文的商榷》，兩篇文章，這兩篇文章都認為早晚的太陽比中午的大，我覺得這不符合實際情況，也不符合相關物理理論知識。實際上，太陽到我們的距離，中午要比早晚的時候遠一些，但是變化很小，在赤道上時相差一個地球的赤道半徑（6378千米），這種差異相對于日地距離1.5億千米來說，只有十萬分之四，在其他緯度上更小一些，不足以造成人的視覺上的任何差異。但是從地面來測定，中午太陽的日面面積卻要比早晚的大，日面水平視角不變，垂直視角明顯變小。只要大家留意，有很多圖片、電影、電視中的實拍鏡頭，我們都可以看到，地平線附近朝陽或者夕陽明顯得呈橢圓形（如下面的海上落日照片）。更多清晰的照片顯示，接近地平線時，太陽垂直方向大約會被壓扁近20%，而水平方向寬度基本沒有變化，也就是日面面積縮小了很多。 ]下面以兩張照片為例來證明：這是香港天文愛好者豆豸苗在2004年6月8

日金星凌日時用同一照相機拍到照片中的兩張，第一張拍攝時間是在13:36（這時太陽中心與地平線的夾角是72.99度），第二張是在18:30（6.95度）。這兩張照片用眼睛不能直接 ■分辨它們的大小變化，我在兩張照片上都加了一個完全一樣的純黑的正圓形，形成下面這兩幅圖，這樣從較細的邊緣的變化可以較明顯地觀察到，西落的太陽被壓扁、變成橢圓的情況。如果有更接近地平線、太陽邊緣又很清晰的照片，這種變化將會跟明顯。以現(xiàn)在天文愛好者的設備和技術，拍攝出更清晰、變化更明顯的照片并不是很困難的事。造成這種現(xiàn)象的原因最主要是光線的折射。光的速度因介質不同而異，當光從一種透明介質進入密度不同的另一種透明介質時，由于速度改變，在其進行方向上發(fā)生改變，故稱為折射。折射光線跟入射光線和法線在同一平面內，折射光線和入射光線分居在法線的兩側。S是光源,S是光源,S'是虛像折射光線的方向是向密度更大的一側偏折。覆蓋著地球表面的大氣，越接近地表越稠密，折射率也越大，折射率還會隨溫度、濕度等

率不同的水平氣層組成的，光線每從一個氣層進入下一個氣層時，要折向法線方向一次。從地面的觀測者的目光看去，入射光線、法線、折射光線基本上位于垂直與地平面的平面內，折射光線向地面偏折，光線的折射主要發(fā)生在垂直方向，水平方向基本不變，所以我們看到的虛像位置應該比實際位置高一些。在天文觀測中，這種效應叫做蒙氣差，我們看到的靠近地平線的星星的位置，要比它的實際位置高37'。而日面的視直徑只有大約31’，當我們看到太陽從地平線上剛剛升起時，實際看到的是它處在地平線的下方時發(fā)出的光，只是由于空氣的折射，升起時，實際看到的是它處在地平線的下方時發(fā)出的光，只是由于空氣的折射，才看到太陽處于地平線的上方。中午時，太陽接近天頂，陽光入射角很小，因此折射陽光方向的改變也很小，太陽最接近正圓形；早上或者晚上時，太陽很低，陽光入射角很大，因此折射陽光方向的改變也會變的很大。這種方向的改變，對于我們地球表面上的觀測者來說，是垂直方向的對原始位置的一種抬升，越接近地平線，這種抬升就越多，早上或者傍晚時，太陽接近地平線，大氣折射對太陽下邊緣的抬升要比上邊緣多，所以，太陽看起來變成了一個橢圓，象是在垂直方向被壓扁了一樣。那么為什么人們會象《兩小兒辯日》中的第一個孩子那樣感覺早晚的太陽比中午的大呢？這完全是個錯覺。右圖中，兩個圖案中心的圓面，大小是完全一樣的，但是我們的感覺卻是圖案3）中心的圓面要大一些。

晚時地平線上的山河、樹木、房屋等具體的背景，就會使太陽顯得很大，