这是一个很有意思的问题。的确,早晨的太阳看起来又大又红,中午的太阳看起来又小又白,说它距离更远吧,为什么又更热呢?我们一起来闹个明白。
理论上说中午的太阳比早晚的太阳要离我们更近一些,但看却起来更小,这似乎有些矛盾,其实这里面有一些基本常识,说开了就一点也不奇怪。
但首先要说明,太阳看起来大小变化和冷热变化,与早晨中午这点距离变化一点关系也没有。
太阳距离我们平均1.5亿公里,地球直径才12756公里,即使差一个地球远近,也才11759分之一。万分之一的差距你能够看得出太阳的大小变化?何况早晨的太阳与中午的太阳并没有差一个地球距离,充其量相差地球半径吧,就是2万多分之一了。
这一点点距离差距不会影响到我们看到的太阳大小变化,也不会影响到太阳对地球的温度影响。
那么是什么原因导致早晚看到的太阳会大一些红一些,中午的太阳会小一些而且更热一些呢?
原来这有几个原因导致,一是视觉误差,而是穿越的空气厚度不同,三是受热面积的不同。
太阳早晚看起来更大,中午更小,主要是由于视觉误差导致的。人眼睛看物体会发生错觉,这个错觉就是会自动与周围景象比较。
你可以在一张纸上画两个一样大的圆圈,一个是白色,一个是黑色,我们往往就会认为白色的更大,黑色的更小;在黑纸上画白圈、在白纸上画黑圈,两个圈一样大,但看起来黑纸上的圈会显得大一些。
这就叫光渗作用。早晨天还不是很亮,太阳升起时在暗淡的天空显得很突出,就像一个白色圆圈画在黑背景上,看起来就大一些。
把两个同样大的物体,一个放入比它小的物体中,一个放入比它大的物体中,我们看到的前者就显得大一些,后者就会显得小一些。
早晨的太阳从地平线上升起,与周边景色相映成趣,人们的视觉通过大脑会只觉得与周边环境作为参照物,太阳在其中就会显得很大很亮;到了中午,太阳高悬空中,在空旷的天空就是一个太阳,没有什么对比,看起来孤零零的就很小。
还有太阳通过厚厚的大气折射,也会变形晃动,甚至产生透镜效应,看起来就大一些。就像我们把一枚硬币扔进水里,在波光晃动间,看起来也会大一些。
太阳光谱可分为七色,红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,这些颜色混合在一起,我们看到的就是白光。
这些不同颜色的光波长短是不一样的,在通过大气时折射衍射散射的状态不一样,早晨的阳光是斜着射过来的,通过的大气厚度要比中午厚很多,因此阳光被折射散射衍射就更厉害。
红色光的波长是最长的,最不容易被散射和衍射,穿透力最强,就更多地到达我们的视网膜;而其他颜色的光在经过厚厚的空气时,被吸收散射过滤掉了很多,所以我们看到的就是红红的太阳。
利用红颜色穿透力强的特点,人们设置的信号灯、警示灯等基本都是用红色。
中午太阳直射,穿过的空气就薄很多了,我们看到的就是白色的阳光。
早晨的阳光温和凉爽,中午阳光则强烈热人,除了上述阳光斜射和直射,通过的空气厚度不一样以外,还有一个照射面积的问题。
阳光斜射时,同样的能量照射在地面的面积就更大,单位面积分配到的热量就要小一些;反之阳光直射,同样能量照射的面积就更小,单位面积得到的热量就更大,所以中午就要热很多。
我们可以做个实验,用手电筒照地面,垂直照和斜着照地面的受光面积肯定不一样,但手电发出的能量却是固定的,就是这个道理。
还有早晨起来,大地经过一夜的散热降温,当然就凉爽了很多,随着太阳的照射,大地和建筑物不断地吸收积累热量,越积越多,当然就会越来越热。
其实地球的春夏秋冬也是这个道理,并不以距离太阳的远近定冷热。
地球的远日点与近日点远近相差500万公里,比早晨中午与太阳距离差距大多了,但还是对我们感受到的气温没有多大关系。
我们北半球还正好相反,距离太阳最近时反而是冬天,距离太阳最远时却是夏天。
这就是太阳直射和斜射的原因造成的。由于地球自转轴有一个角度,自转赤道与公转黄道就有一个夹角,这样在地球上就形成了一个南北回归线,太阳的入射角度就会发生变化。
太阳直射时就是夏季,斜射时就是冬季,两个不斜不直的季节就是春秋两季。而我们北半球的夏季,正是地球轨道的远日点,冬季是近日点,南半球则相反。
地球的两极更说明了这个问题,那里永远是冰天雪地,就是因为太阳对那里永远都是斜射或者很难照射到。
就是这样,欢迎讨论。
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