《兩小兒辯日》早晨太陽離地球近還是中午離得近?一張圖一目了然

2020-12-05 萬頃之陂

大家好,我是百度百家號作者萬頃之陂。今天給大家帶來的是有趣的天文知識,中學時候我們學習過一篇文章《兩小兒辯日》,相信大家並不陌生,原文如下:

孔子東遊,見兩小兒辯鬥,問其故。一兒曰:「我以日始出時去人近,而日中時遠也。」 一兒以日初出遠,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?」

翻譯過來的意思就是小兒甲認為:早晨太陽離地球近,中午離得遠。早晨太陽大得像車蓋,到了中午太陽小的如盤盂,這不就是離得遠看起來小而離得近看起來大嗎?

小兒乙認為:早晨太陽離地球遠,中午離得近。早晨太陽剛出來涼颼颼的,到了中午熱得像燒開的水,這不是離得近才熱而離得遠才涼颼颼嗎?

文中主要涉及以下三個問題。

1. 地球距離太陽遠近的問題

克卜勒第一定律:太陽系的每一個行星都沿各自的橢圓軌道圍繞太陽,而太陽則處在橢圓的一個焦點上。

太陽系八大行星

那麼地球同樣以橢圓軌道圍繞太陽公轉。日地距離其最大值為15 210萬千米(地球處於遠日點);最小值為 14 710萬千米(地球處於近日點)。

建立一個平面直角坐標系如圖

地球公轉軌跡

由以上信息得出:

a+c=15210

a-c=14710

a=14960,b=14958,c=250

地球的公轉軌跡方程為:

地球公轉軌跡方程

以上數字單位均為萬千米

地球的公轉軌道接近一個圓形,從早晨到中午這段時間,地球在公轉軌道上公轉,其與太陽的距離會發生微乎其微的變化,粗略的說,早晨和中午地球與太陽的距離幾乎不變。

2. 早晨與中午太陽大小的問題

早晨看見太陽大,中午看見太陽小,這是一個視覺的錯覺。早晨看太陽,一般會以房屋、樹木為參照物,所為感覺大;而中午則以天空、雲彩為參照物,所以感覺小。除此之外,早晨太陽入射角小,陽光穿過更厚的大氣層,經過折射和散射,我們看見的太陽是紅色的有明顯輪廓的球體;而中午太陽入射角大,陽光穿過較少的大氣層,陽光刺眼並且無明顯輪廓,所以感覺小。

早晨的太陽
中午的太陽

3. 早晨與中午氣溫高低的問題

地球上氣溫的高低與太陽高度有關,而與日地距離無關。早晨太陽高度低,所以氣溫低;而中午太陽高度高,氣溫就高。

一天中太陽高度的變化

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