這是一個很有意思的問題。的確,早晨的太陽看起來又大又紅,中午的太陽看起來又小又白,說它距離更遠吧,為什麼又更熱呢?我們一起來鬧個明白。
理論上說中午的太陽比早晚的太陽要離我們更近一些,但看卻起來更小,這似乎有些矛盾,其實這裡面有一些基本常識,說開了就一點也不奇怪。
但首先要說明,太陽看起來大小變化和冷熱變化,與早晨中午這點距離變化一點關係也沒有。
太陽距離我們平均1.5億公裡,地球直徑才12756公裡,即使差一個地球遠近,也才11759分之一。萬分之一的差距你能夠看得出太陽的大小變化?何況早晨的太陽與中午的太陽並沒有差一個地球距離,充其量相差地球半徑吧,就是2萬多分之一了。
這一點點距離差距不會影響到我們看到的太陽大小變化,也不會影響到太陽對地球的溫度影響。
那麼是什麼原因導致早晚看到的太陽會大一些紅一些,中午的太陽會小一些而且更熱一些呢?
原來這有幾個原因導致,一是視覺誤差,而是穿越的空氣厚度不同,三是受熱面積的不同。
太陽早晚看起來更大,中午更小,主要是由於視覺誤差導致的。人眼睛看物體會發生錯覺,這個錯覺就是會自動與周圍景象比較。
你可以在一張紙上畫兩個一樣大的圓圈,一個是白色,一個是黑色,我們往往就會認為白色的更大,黑色的更小;在黑紙上畫白圈、在白紙上畫黑圈,兩個圈一樣大,但看起來黑紙上的圈會顯得大一些。
這就叫光滲作用。早晨天還不是很亮,太陽升起時在暗淡的天空顯得很突出,就像一個白色圓圈畫在黑背景上,看起來就大一些。
把兩個同樣大的物體,一個放入比它小的物體中,一個放入比它大的物體中,我們看到的前者就顯得大一些,後者就會顯得小一些。
早晨的太陽從地平線上升起,與周邊景色相映成趣,人們的視覺通過大腦會只覺得與周邊環境作為參照物,太陽在其中就會顯得很大很亮;到了中午,太陽高懸空中,在空曠的天空就是一個太陽,沒有什麼對比,看起來孤零零的就很小。
還有太陽通過厚厚的大氣折射,也會變形晃動,甚至產生透鏡效應,看起來就大一些。就像我們把一枚硬幣扔進水裡,在波光晃動間,看起來也會大一些。
太陽光譜可分為七色,紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫,這些顏色混合在一起,我們看到的就是白光。
這些不同顏色的光波長短是不一樣的,在通過大氣時折射衍射散射的狀態不一樣,早晨的陽光是斜著射過來的,通過的大氣厚度要比中午厚很多,因此陽光被折射散射衍射就更厲害。
紅色光的波長是最長的,最不容易被散射和衍射,穿透力最強,就更多地到達我們的視網膜;而其他顏色的光在經過厚厚的空氣時,被吸收散射過濾掉了很多,所以我們看到的就是紅紅的太陽。
利用紅顏色穿透力強的特點,人們設置的信號燈、警示燈等基本都是用紅色。
中午太陽直射,穿過的空氣就薄很多了,我們看到的就是白色的陽光。
早晨的陽光溫和涼爽,中午陽光則強烈熱人,除了上述陽光斜射和直射,通過的空氣厚度不一樣以外,還有一個照射面積的問題。
陽光斜射時,同樣的能量照射在地面的面積就更大,單位面積分配到的熱量就要小一些;反之陽光直射,同樣能量照射的面積就更小,單位面積得到的熱量就更大,所以中午就要熱很多。
我們可以做個實驗,用手電筒照地面,垂直照和斜著照地面的受光面積肯定不一樣,但手電發出的能量卻是固定的,就是這個道理。
還有早晨起來,大地經過一夜的散熱降溫,當然就涼爽了很多,隨著太陽的照射,大地和建築物不斷地吸收積累熱量,越積越多,當然就會越來越熱。
其實地球的春夏秋冬也是這個道理,並不以距離太陽的遠近定冷熱。
地球的遠日點與近日點遠近相差500萬公裡,比早晨中午與太陽距離差距大多了,但還是對我們感受到的氣溫沒有多大關係。
我們北半球還正好相反,距離太陽最近時反而是冬天,距離太陽最遠時卻是夏天。
這就是太陽直射和斜射的原因造成的。由於地球自轉軸有一個角度,自轉赤道與公轉黃道就有一個夾角,這樣在地球上就形成了一個南北回歸線,太陽的入射角度就會發生變化。
太陽直射時就是夏季,斜射時就是冬季,兩個不斜不直的季節就是春秋兩季。而我們北半球的夏季,正是地球軌道的遠日點,冬季是近日點,南半球則相反。
地球的兩極更說明了這個問題,那裡永遠是冰天雪地,就是因為太陽對那裡永遠都是斜射或者很難照射到。
就是這樣,歡迎討論。
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