我们中午看到的太阳比早晚的大

（宝鸡市烽火中学 刘乾云 721006）

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。” 一儿以日初远，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！” ——《列子·两小儿辩日》

贵刊先后登载了《正确解释“早晚的太阳为何又红又大”》和《关于〈正确解释“早晚的太阳为何又红又大” 〉一文的商榷》①两篇文章，这两篇文章都认为早晚的太阳比中午的大，我觉得这不符合实际情况，也不符合相关物理理论知识。

实际上，中午的太阳离我们近，早晚的太阳距离我们远，但是变化很小，大约是一个地球半径（6371千米），这种差异相对于日地距离1．5亿千米来说，只有十万分之四，不足以造成人的视觉上的任何差异。但是从地面来观测，中午太阳的日面视角却要比早晚的大。

只要大家留意，有很多图片、电影、电视中的实拍镜头，我们都可以看到，地平线附近朝阳或者夕阳明显得呈椭圆形（如下面的海上落日照片）。更多清晰的照片显示，接近地平线时，太阳垂直方向大约会被压扁近20%，而水平方向宽度基本没有变化，也就是日面面积缩小了很多。

下面以两张照片为例来证明：这是香港天文爱好者豆豸苗在2004年6月8日金星凌日时用同一照相机拍到照片中的两张，第一张拍摄时间是在13:36(这时太阳中心与地平线的夹角是72.99度)，第二张是在18:30(6.95度)。这两张照片用眼睛不能直接分辨它们的大小变化，我在两张照片上都加了一个完全一样的纯黑的正圆形，形成下面这两幅图，这样从较细的边缘的变化可以较明显地观察到，西落的太阳被压扁、变成椭圆的情况。如果有更接近地平线、太阳边缘又很清晰的照片，这种变化将会跟明显。以现在天文爱好者的设备和技术，拍摄出更清晰、变化更明显的照片并不是很困难的事。

造成这种现象的原因最主要是光线的折射。光的速度因介质不同而异，当光从一种透明介质进入密度不同的另一种透明介质时，由于速度改变，在其进行方向上发生改变，故称为折射。折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居在法线的两侧。

当太阳光线从地球外层空间的真空进入稠密的大气层时，也会发生折射，虽然方向的变化很微小，但正是它改变了太阳的形状。

折射光线的方向是向密度更大的一侧偏折。覆盖着地球表面的大气，越接近地表越稠密，折射率也越大，折射率还会随温度、湿度等因素的变化而变化。我们可以把地球表面上的大气看作是由许多密度不同、折射率不同的水平气层组成的，光线从一个气层进入下一个气层时，要折向法线方向一次。从地面的观测者的目光看去，入射光线、法线、折射光线基本上位于垂直与地平面的平面内，折射光线向地面偏折，我们看到的虚像位置应该比实际位置高一些。光线的折射主要发生在垂直方向，水平方向基本不变。在天文观测中，这种效应叫做蒙气差，我们看到的靠近地平线的星星的位置，要比它的实际位置高37′。而日面的视直径只有31′,当我们看到太阳从地平线上刚刚升起时，实际看到的是它处在地平线的下方时发出的光，只是由于空气的折射，才看到太阳处于地平线的上方。

中午时，太阳接近天顶，阳光入射角很小，因此折射阳光方向的改变也很小，太阳最接近正圆形；早上或者晚上时，太阳很低，阳光入射角很大，因此折射阳光方向的改变也会变的很大。这种方向的改变，对于我们地球表面上的观测者来说，是垂直方向的对原始位置的一种抬升，越接近地平线，这种抬升就越多，早上或者傍晚时，太阳接近地平线，大气折射对太阳下边缘的抬升要比上边缘多，所以，太阳看起来变成了一个椭圆，象是在垂直方向被压扁了一样。

那么为什么人们会象《两小儿辩日》中的第一个孩子那样感觉早晚的太阳比中午的大呢？这完全是个错觉。下图中，两个图案中心的圆面，大小是完全一样的，但是我们的感觉却是图案（b）中心的圆面要大一些。这是因为背景不同，中午的太阳高挂天空，背景单一而空旷，太阳就显得小；早晚时地平线上的山河、树木、房屋等具体的背景，就会使太阳显得很大，人们才会凭直觉得出错误的结论，认为早晚的太阳大。

本文引用了豆豸苗的照片，观点的形成得到了众多网友的帮助，在此特表示感谢。

① 分别刊登于2003年11期和2004年7、8期合刊。