两小儿辩日科学解释简短通俗,两小儿辩日科学原理

首页 > 经验 > 作者:YD1662023-05-26 12:16:00

两小儿辩日科学解释简短通俗,两小儿辩日科学原理(9)

。变化量为0.0001亿千米,相对于整体极其微小,可以忽略不计。所以其实太阳距我们的距离在一天之内我们认为是不变的。

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图 1

为什么中午我们会感觉热呢?

根据上述的分析,我们知道我们距太阳的远近在早上和中午近似相同,所以距离不是影响我们对温度感知的主要因素。人体所感知的温度,主要是空气温度即气温,空气中的热量主要来源于太阳辐射(指太阳以电磁波的形式向外传递能量,太阳向宇宙空间发射的电磁波和粒子流)。太阳的辐射到达地面后,一部分被反射,一部分被地面吸收,使地面升温。地面再通过辐射、传导和对流等方式将热量传给空气,这是空气中热量的主要来源。影响地面温度的因素主要有三点:热量积累,能量密度和能量削减。

从热量积累方面来看:夜间天上挂的是明月,没有太阳、没有辐射,因此大地也没有太阳输送的热量,导致气温不高;而早晨天刚刚亮,太阳辐射较小,且地面没有一定的热量积累,与空气温度温差较小,几乎不向其传递热量,导致早晨“沧沧凉凉”。而到中午时,地面经过近6个小时太阳的照射而积累的热量,使得地面与空气具有较大的温度差,地面向空气传递热量,空气温度升高,人体感知的温度也随之升高。因此“日中如探汤”并非“近者热而远者凉”。

从能量密度方面来看:地面辐射量与太阳辐射紧密相关。太阳辐射的能量在各个方向上是均匀分布的。如图2所示,早上,太阳斜射向大地,因为地球是球体,它的切面是弧形,所以照射的单位面积更大;中午,太阳直射地面,这时它照射到的地面面积比早上的小。因为太阳对地球释放的太阳辐射蕴含的能量在单位时间内是一定的,所以中午照射到的地面面积小,能量密度大,这也会使得中午地面温度高,空气温度高,人体感知温度高。

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图 2

从能量削减方面来看:由于早晨太阳高度角小,穿越的大气路径长,因此大气对太阳辐射的削弱作用会更大,到达地面的太阳辐射就会更弱;但在中午时,太阳的高度角大,穿越的大气路径短,大气对太阳辐射的削弱作用小,到达地面的太阳辐射大,这也是使得中午大气温度高于早上的原因之一。

为什么早上我们看到的太阳大?

早上与中午的日地距离几乎不变,那么为什么我们看到早上的太阳会大呢?是眼睛欺骗了我们吗?

通过初中物理的学习我们知道人眼的晶状体可以被视为一个凸透镜,当不同波长的光同时通过人眼晶状体时,波长短的光焦距短,落在视网膜前面;波长长的光焦距长,落在视网膜后面。因此在视网膜上的成像清晰度就有一定的差别,长波长的暖色成像焦距不准确,在视网膜上形成的像模糊不清,具有某种扩散性;短波长的冷色成像比较清晰,具有某种收缩感。这就是我们平常凝视红色时会产生眩晕现象的原因,如果我们改看青色就没有这种现象了。因此从同一个位置发射不同颜色的光,暖色系的光会让人觉得距离更近,而冷色系的光往往会让人觉得距离更远。早上的太阳是红色的,中午的太阳是白色的,所以人们觉得早上的太阳更远,中午的太阳更近。

这样的视觉错误还有很多种,如图3所示。这些视觉错误会影响人们对距离、大小的判断。如图3(a)所示,人们往往会觉得中心白色块比黑色块大。如图3(b)所示,人们往往会觉得中间的灰线是斜的。这就是色彩的膨胀感与收缩感。

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