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《兩(liang) 小兒(er) 辯日》是六年級語文課本上的一篇古文，爭(zheng) 論的是太陽何時離我們(men) 更遠。如何從(cong) 物理視角解釋這一問題？來看這幾位初三同學的分析>>>

撰文/王瑛璿 曾雅喬(qiao) 遲滸辰（北京市陳經綸中學）

編輯/劉昭 新媒體(ti) 編輯/李雲(yun) 鳳

《兩(liang) 小兒(er) 辯日》是我們(men) 在六年級語文課本上學的一篇古文，出自《列子·湯問》，原文如下：孔子東(dong) 遊，見兩(liang) 小兒(er) 辯鬥，問其故。一兒(er) 曰：“我以日始出時去人近，而日中時遠也。”一兒(er) 曰：“我以日初出遠，而日中時近也。”一兒(er) 曰：“日初出大如車蓋，及日中則如盤盂，此不為(wei) 遠者小而近者大乎？”一兒(er) 曰：“日初出滄滄涼涼，及其日中如探湯，此不為(wei) 近者熱而遠者涼乎？”孔子不能決(jue) 也。兩(liang) 小兒(er) 笑曰：“孰為(wei) 汝多知乎？”

小學的時候我就一直好奇，他們(men) 兩(liang) 個(ge) 人到底誰說對了呢？究竟太陽何時離我們(men) 遠呢？為(wei) 了解決(jue) 這個(ge) 問題我們(men) 深入學習(xi) 了相關(guan) 物理星空体育官网入口网站，今天我們(men) 從(cong) 科學的角度來分析“兩(liang) 小兒(er) 辯日”。

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太陽何時離我們(men) 遠?

日地距離是指日心到地心的距離,由於(yu) 地球的自轉和公轉，每一時刻地球上的每一個(ge) 位置與(yu) 太陽的距離都在變化。其中主要變化是由於(yu) 地球公轉引起的，地球繞太陽公轉的軌道為(wei) 橢圓如圖1，其中半長軸為(wei) 1.496×1011m，半短軸為(wei) 1.4958×1011m，焦距為(wei) 5×109m，其偏心率為(wei) 0.0167。地球公轉一圈大概需要365天，而早上到中午僅(jin) 經曆約6個(ge) 小時，所轉過的角度。假設如圖1所示早上地球位於(yu) A點，那麽(me) 中午地球位於(yu) B點已知太陽半徑r=6.955×108m，如圖1所示CC’=c+2r=6.391×109m。設CB=R，則C’B=2a-R，根據餘(yu) 弦定理，列出方程，可以求得R=1.47094×1011m，CA=1.47100×108km。變化量為(wei) 0.0001億(yi) 千米，相對於(yu) 整體(ti) 極其微小，可以忽略不計。所以其實太陽距我們(men) 的距離在一天之內(nei) 我們(men) 認為(wei) 是不變的。

圖 1

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為(wei) 什麽(me) 中午我們(men) 會(hui) 感覺熱呢？

根據上述的分析，我們(men) 知道我們(men) 距太陽的遠近在早上和中午近似相同，所以距離不是影響我們(men) 對溫度感知的主要因素。人體(ti) 所感知的溫度，主要是空氣溫度即氣溫，空氣中的熱量主要來源於(yu) 太陽輻射（指太陽以電磁波的形式向外傳(chuan) 遞能量，太陽向宇宙空間發射的電磁波和粒子流）。太陽的輻射到達地麵後，一部分被反射，一部分被地麵吸收，使地麵升溫。地麵再通過輻射、傳(chuan) 導和對流等方式將熱量傳(chuan) 給空氣，這是空氣中熱量的主要來源。影響地麵溫度的因素主要有三點：熱量積累，能量密度和能量削減。

從(cong) 熱量積累方麵來看：夜間天上掛的是明月，沒有太陽、沒有輻射，因此大地也沒有太陽輸送的熱量，導致氣溫不高；而早晨天剛剛亮，太陽輻射較小，且地麵沒有一定的熱量積累，與(yu) 空氣溫度溫差較小，幾乎不向其傳(chuan) 遞熱量，導致早晨“滄滄涼涼”。而到中午時，地麵經過近6個(ge) 小時太陽的照射而積累的熱量，使得地麵與(yu) 空氣具有較大的溫度差，地麵向空氣傳(chuan) 遞熱量，空氣溫度升高，人體(ti) 感知的溫度也隨之升高。因此“日中如探湯”並非“近者熱而遠者涼”。

從(cong) 能量密度方麵來看：地麵輻射量與(yu) 太陽輻射緊密相關(guan) 。太陽輻射的能量在各個(ge) 方向上是均勻分布的。如圖2所示，早上，太陽斜射向大地，因為(wei) 地球是球體(ti) ，它的切麵是弧形，所以照射的單位麵積更大；中午，太陽直射地麵，這時它照射到的地麵麵積比早上的小。因為(wei) 太陽對地球釋放的太陽輻射蘊含的能量在單位時間內(nei) 是一定的，所以中午照射到的地麵麵積小，能量密度大，這也會(hui) 使得中午地麵溫度高，空氣溫度高，人體(ti) 感知溫度高。

圖 2

從(cong) 能量削減方麵來看：由於(yu) 早晨太陽高度角小，穿越的大氣路徑長，因此大氣對太陽輻射的削弱作用會(hui) 更大，到達地麵的太陽輻射就會(hui) 更弱；但在中午時，太陽的高度角大，穿越的大氣路徑短，大氣對太陽輻射的削弱作用小，到達地麵的太陽輻射大，這也是使得中午大氣溫度高於(yu) 早上的原因之一。

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為(wei) 什麽(me) 早上我們(men) 看到的太陽大？

早上與(yu) 中午的日地距離幾乎不變，那麽(me) 為(wei) 什麽(me) 我們(men) 看到早上的太陽會(hui) 大呢？是眼睛欺騙了我們(men) 嗎？

通過初中物理的學習(xi) 我們(men) 知道人眼的晶狀體(ti) 可以被視為(wei) 一個(ge) 凸透鏡，當不同波長的光同時通過人眼晶狀體(ti) 時，波長短的光焦距短，落在視網膜前麵；波長長的光焦距長，落在視網膜後麵。因此在視網膜上的成像清晰度就有一定的差別，長波長的暖色成像焦距不準確，在視網膜上形成的像模糊不清，具有某種擴散性；短波長的冷色成像比較清晰，具有某種收縮感。這就是我們(men) 平常凝視紅色時會(hui) 產(chan) 生眩暈現象的原因，如果我們(men) 改看青色就沒有這種現象了。因此從(cong) 同一個(ge) 位置發射不同顏色的光，暖色係的光會(hui) 讓人覺得距離更近，而冷色係的光往往會(hui) 讓人覺得距離更遠。早上的太陽是紅色的，中午的太陽是白色的，所以人們(men) 覺得早上的太陽更遠，中午的太陽更近。

這樣的視覺錯誤還有很多種，如圖3所示。這些視覺錯誤會(hui) 影響人們(men) 對距離、大小的判斷。如圖3(a)所示，人們(men) 往往會(hui) 覺得中心白色塊比黑色塊大。如圖3(b)所示，人們(men) 往往會(hui) 覺得中間的灰線是斜的。這就是色彩的膨脹感與(yu) 收縮感。

圖3（a）

圖3（b）

在視網膜成像時，人眼晶狀體(ti) 不同部分對入射光線的折射能力不同，使光線經折射後不再能匯聚在一點從(cong) 而產(chan) 生像差，使對比度強的圖形輪廓界限部分發生對比加強的邊界效應，亮度較高的物體(ti) 在視網膜上所成像的輪廓外就好像有一圈光圈圍繞，使物體(ti) 在視網膜上的成像擴大，看起來就會(hui) 覺得比實物大一點，即“光滲現象”（白色的形體(ti) 在黑色或暗色背景的襯托下，具有較強的反射光亮，呈擴張性地滲出）。當早晨太陽升起時，周圍是暗色的天空，太陽會(hui) 因為(wei) 人眼對比，顯得更加明亮，讓人感覺非常大；而中午時，天空與(yu) 太陽顏色相近，太陽與(yu) 其亮度反差不大，因此顯得較小。

此外，形狀的對比也是導致觀察到早上和中午太陽大小不同的原因之一。同一個(ge) 物體(ti) 放在比它大的物體(ti) 群中會(hui) 顯得很小，而放在比它小的物體(ti) 群中就會(hui) 顯得很大。比如一個(ge) 西瓜，放在一盒櫻桃附近，就會(hui) 覺得它很大；而將這個(ge) 西瓜與(yu) 完整的菠蘿蜜果實放在一起時又會(hui) 覺得西瓜很小。同樣的道理，日出的太陽周圍多是樹木或者房屋，相對照下的太陽就會(hui) 顯得大；而中午時，太陽在天空中，對比之下就會(hui) 顯得太陽較小，這就導致人們(men) 對太陽大小的認識是早上大中午小。

兩(liang) 小兒(er) 的爭(zheng) 辯來源於(yu) 他們(men) 看待問題的角度較為(wei) 片麵。在科技逐步發展的今天，我們(men) 在不斷的探索和思考中越來越接近事物本質。科學的發展與(yu) 完善總是伴隨著批判與(yu) 反思，不管是出於(yu) 對自然界現象的好奇，還是出於(yu) 對推動人類曆史進步的責任擔當，中國古代兩(liang) 小兒(er) 獨立思考和大膽質疑的精神都值得被我們(men) 永久傳(chuan) 承。

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