給孩子講的天文知識系列之四,地球上的影子與時間

2020-12-05 蘭多一豎

在之前的三個系列裡,我們了解了:太陽賦予地球的能量,地球上植物的光合作用,以及地球圍繞太陽的公轉和自轉。這一節裡,我們再來了解一下影子在地球上的形成。

假如你站在室外,耐心地觀察自己的影子。你會發現在陽光下自己的影子在慢慢變化。

首先可以思考一下,你的影子從何而來呢?因為人的身體是實心的,可以擋住陽光。陽光無法穿透身體,所以在你的身後形成了陰影區域。這塊區域正對著太陽的方向,因為太陽光照不到的陰影就是你的影子。

還可以再思考一下,你的身體所遮擋的這塊陰影為什麼在一天之內,會變化到不同的地方呢?一方面,是因為你在移動,所以你的影子跟著你移動;另一方面因為影子是由太陽光照射形成的,而太陽看起來在不斷改變它在天上的位置。(這部分的正確理解,可以想一想「給孩子講的天文知識系列之三,地球地球」裡關於地球自轉與公轉的解釋)。

事實上,在數千年以前,古人就把太陽當成了一個巨大的時鐘。他們可以根據太陽在天上的位置判斷時間,因為太陽每天都有特定的移動軌道。古人看到太陽日復一日的東升西落,於是慢慢學會了如何根據太陽東升西落的軌跡計算和判斷時間。所以你也可以理解,對於靜止物比如一棵大樹的影子的移動軌跡,同樣可以用來計算和判斷時間。

我們可以舉一個實際的例子來說明影子對於時間的反映。我們將用一整天時間來觀察一棵大樹從早到晚的陰影的方向和長度。

早上7點,大樹有很長的影子,並向西延伸;

到了早上9點,大樹的影子依然很長,但和7點的影子長度相比變短了,同樣向西延伸;

早上11點,大樹的影子更短了,依然指向西邊;

而到了中午12點,影子幾乎不見了。因為太陽幾乎就在我們頭頂;

根據地球上地點的不同和物體的不同,影子在中午通常會指向北邊或南邊,而不是東邊或西邊;

到了下午2點,影子似乎又有點變長了,但是指向東邊;

下午四點影子還在變長,依然指向東邊;

到了下午6點,影子依然在向東延伸;

所以我們知道了地球上的影子在一天的變動:早上和下午所看到的影子,分別指向兩個不同的方向。太陽在天空低處時,影子很長。太陽在天空高處時影子很短;無論太陽在天空的何處,影子的方向都會和太陽的方向相反;影子在上午指向西邊,在下午指向東邊;

以後當你在路上看到自己的影子,除了注意到自己的影子忽長忽短忽左忽右,還可以小小的感受一下:在地球上這一刻的時間,片刻不離的伴隨著你,又馬不停蹄地離開了你。

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