文章原创作者:林之光
在流传二千多年的《列子》一书中,“汤问·第五”的第8篇,讲的是著名的《小儿辩日》故事(人们熟知的《愚公移山》《杞人忧天》等故事也出自本书)。《列子》中所有文章都是没有标题的,凡有标题都是后人加的,所以本文标题也有取作《两小儿辩日》的。这个故事在我国流传甚广,但却没有见到有人研究,这个问题在古代是不是能够解答。
我们先来看看《两小儿辩日》的全文。
孔子东游,见两小儿辩斗,问其故。
一儿曰:“我以日始出时去人近,而日中时远也。”
一儿曰:“我以日初出远,而日中时近也。”
一儿曰:“日初出大如车盖,及日中,则如盘盂,此不为远者小而近者大乎?”
一儿曰:“日初出沧沧凉凉,及其日中如探汤,此不为近者热而远者凉乎?”
孔子不能决也。
两小儿笑曰:“孰为汝多知乎?”
(编者注:《两小儿辩日》选自部编人教版语文六年级下册)
这篇文章的大意是,两小儿辩论早晨和中午哪个时候太阳离我们近。一小儿认为日出时近,因为日出时太阳大;另一个小儿认为中午时近,因为中午时太阳光热。孔子不能回答。两小儿笑他知识不广博。
其实,两个小儿说得都不对。所以孔子要真是择答了,就错了。因为,根据科学计算,太阳一日之中几乎离我们一样远。
早晨中午太阳有不同都是错觉
先说第二个小儿说法为什么不对。这是因为,早晨中午时的凉热不同,主要是因为早晨和中午阳光入射地面角度不同。中午时阳光几乎垂直照射地面,热力最强,气温最高;早晨太阳高度角在0°附近(天边),太阳斜射地面,热力最弱。地面得到的阳光热量少了,地面和大气的温度自然就低。因为大气主要靠地面吸收阳光辐射热量,然后通过空气对流上传而再升温的。
再说第一个小儿的说法为什么也不对。因为,早上太阳看起来大,其实并非是因为离我们近。这是我们的视觉错觉,也是由于地球有大气层造成的。
简单地说,由于从天顶来的光线通过大气层的路径最短,使我们觉得头上的天穹离我们最近;而来自地平线方向的光线通过大气层的路径最长,经过大气中各种粒子的吸收、散射的结果,使大气透明度减弱,显得朦胧。我们就会觉得天边的天穹离我们最远。这样,使得我们看到的视觉天穹便不是真正半个圆球,而是垂直方向被压扁了的半个圆球,即所谓“天似穹庐,笼盖四野”。研究指出,光线越亮,视觉穹庐越扁。
跳出大气层便见真相
《小儿辩日》在古代基本是“不解之谜”。其实,我认为古代应该也能解。
既然造成《小儿辩日》中两小儿皆错的原因,都是由于我们身在大气层中,那么我们设法跳出大气层,不就可以看到太阳晨午一样大,感到晨午一样热了吗?
是的,现代人造卫星、宇宙飞船上看到的就是这样。但实际上不消完全跳出大气层外,例如我们乘坐大型客机在万米高空(大体75%的大气质量已在脚下),也可实现。我有一次从乌鲁木齐飞上海,中午起飞,行程约4小时,因两地经度相差34度,到目的地天已傍晚。在万米高空看,乌鲁木齐中午天顶的太阳,和上海傍晚天边的太阳确是难辨大小的(看时要戴墨镜以保护眼睛)。
所以,孔子如果能像后来唐代杜甫那样登泰山(玉皇顶海拔1517米),像明代徐霞客登黄山(光明顶海拔1840米),或像宋代范成大登峨眉山(金顶海拔3048米)。那么,以他的睿智,一定会发现其中“端倪”。于是,《小儿辩日》的最后一段,也许会变成:
“孔子曰:非也,皆非也。汝若登高山,即可知晨阳亦小、晨阳亦热也。此皆大气层之戏耳!”
——文字节选自林之光《气象学家给孩子新讲中国气候》第四册
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