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趣解《两小儿辩日》

2015-06-01华兴恒

发明与创新·中学生 2015年6期
关键词:参照物大气层圆筒

华兴恒

《列子·汤问》中记载了这样一个有趣的故事:一天,两个小孩为太阳距离地球远近的问题争论起来,一个小孩说:“太阳刚升起时有车轮那么大,可到中午就与盘子一样大了,这说明早晨太阳距我们近,中午距我们远。”

另一个小孩则反驳说:“早晨太阳温度低,中午温度高,这不恰好说明中午太阳距我们更近吗?”他们各执己见,相持不下,于是便去请教当时最有学问的孔子。孔子听后,也无法解释他们的问题。

看似矛盾的两种说法,事实究竟如何?让我们一起通过实验来探讨这个有趣的现象。

一、现象原理

1.温度高低问题

关于温度高低的问题较好理解。早晨的阳光为斜射,同一束光线照射面积较大,热量分散,此时阳光在大气层中通过的路径也较长,被大气吸收的热量也多;而且一夜不见阳光,地表温度本来就低,所以人们会感到早晨较凉。

到了中午,太阳与地平线之间的夹角较大,太阳光通过大气层的距离短,因此热量在大气层中的损失较少,且由于集中射向地面,同一束光照射的面积变小;同时上午连续几个小时的日照,气温已明显升高,因此中午比早晨热。

2.形状大小问题

人们之所以认为早晨的太阳比中午的大,是由于错觉所致。正如在日常生活中我们常会遇到这种情况:对于同一物体,当将它与较小的物体放在一起时,它就会显得较大;反之,将它与较大的物体放在一起时,它会显得较小。如图1,实际上两图中心的圆一样大,可看上去左图中心的圆要比右图中的小些。

同理,当太阳刚刚升起时,由于有眼前的树木、房屋作为参照物,人们就会觉得太阳大些;而中午的太阳由于高悬天空,只有天空作参照物,因此人们感觉太阳小些。其次,早晨太阳刚刚升起时,周围空间黑沉沉的,鲜艳的太阳显得明亮突出,所以会感觉较大。

二、实验验证

为了证明早晨太阳比中午大是错觉,大家可通过实验验证:手持一个圆筒,从圆筒中看太阳,可有效遮挡其他物体的干扰,这样就能在同一种背景下观察早晨的太阳和中午的太阳。

此时你就会发现,早晨的太阳与中午的太阳大小没什么区别。要提醒大家的是,中午看太阳时要带上墨镜,以防阳光灼伤眼睛。

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