文:尹冰 孙江波(株洲市荷塘区文化路小学科学组)
太阳刚刚升起时离我们近一些,还是中午的时候离我们近一些?这个问题难倒了孔子,但却难不倒今天的我们。
我国天文学家戴文赛教授于1955 年就发表论文《太阳与观测者距离在一日内的变化》,为我们解答了这个问题。他在论文中以约北纬40°的北京为例,每年1 月22 日到6 月5 日 这个时间段,中午时该地区与太阳的距离比早晨的远;每年6 月5 日到来年的1 月22 日这个时间段,中午时该地区与太阳的距离比早晨的近。
如果孔子再遇到两小儿,就可以对他们说:你们辩得都不对!那么,他们到底错在哪儿呢?
我们站在房子旁边看这座房子,房子很大;我们在高高的山顶上看同一座房子,房子很小。这个经验,似乎能证明“近而大,远而小”的观点。但是视觉是会骗人的,我们来看几个例子——
一根筷子放在水中,我们会看到筷子断了。可实际上,筷子并没有断。再比如,在特别气象条件下,沙漠会出现海市蜃楼,但实际上沙漠中不可能突然出现一座繁华的都市。这都是因为光在传播的过程中路线发生了改变,导致我们看到一些虚假的幻象。我们常说眼见为实,但实际上,眼见的并不一定全是现实。
我们离一堆火越近,身上的灼热感越强;我们渐渐远离这堆火,身上的灼热感会逐渐降低。但这是否能说明,中午人的体感温度比较高时,太阳离人越近,反之则越远呢?
其实也不是这样的。太阳和地球的距离实际上很远(平均约1.496 亿千米),一天中地球自转及公转带来的距离变化,相对于1.496 亿千米来说可以忽略不计。这样的变化对温度的影响微乎其微。
那么,早晨和中午温差较大的原因是什么呢?原来,早晨太阳光线斜射地面,通过地球上大气层的路程较长,会被大气层削弱较多,因此,早晨人们感到光照弱、温度低。中午,太阳光线直射地面,通过大气层的路程较短,受大气层影响较小,所以,中午人们感到光照强、温度高。
所以,“两小儿辩日”,需要考虑地球上的位置、所处的时间等多种因素,而不是仅凭眼睛观测、身体感受去推算。我们在面对所有的科学问题时,都应如此。