儿童辩日 [复制链接]

第8版()
专栏：

儿童辩日
杨慧
周朝“列子”一书中，有这样一个故事：
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：“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：“孰谓汝多知乎！”
两个小孩所争执的问题是早上和中午太阳距离观察者的远近。甲孩认为物体离开人们的眼睛，越近越大，越远越小，所以太阳是刚升起来的时候，离观察者近，中午就远了。乙孩认为发热的物体，越近越热，越远越凉，所以太阳是刚升起来的时候远，中午就近了。他们都根据日常生活的片面经验，判断了太阳在早上和中午的远近，得出了完全相反的结论。那时候，天文和物理知识还很幼稚，所以孔子也不能决定谁是谁非，而被讥笑了。
太阳刚升时，夹在山水树木房屋等的里面，看起来就觉得大。到了中午，太阳在无穷的苍穹里，没有烘托，看起来就觉得小。另外，球形的太空，常常会被看成是扁平，因此造成了太阳有大小的错觉，所以单凭人们的眼睛来判断太阳与地面的距离是不正确的。
地球表面包围着一层大气，旭日初升，光线是斜穿大气层到达地面，中午是近乎直穿大气层到达地面（注）。斜穿经过大气的路程长，被吸收去的热量就多；直穿经过大气层的路程短，被吸收的热量就少。并且斜穿的时候，地面单位面积上的照度小，因而热量少；直穿，单位面积上的照度大，因而热量多。另外，早上太阳刚出来时，地面热量尚未积蓄，晚上热量已逐渐消失，只有中午热量积储得最多，所以中午热而早晚凉。如果单凭太阳在人们感觉中的冷热来判断距离也是不正确的。
地球不停地在运动着，一天翻一个身，叫做自转一次。现在我们假定地球只有自转，那末住在赤道上的人们，应当是早晨离开太阳远，中午离开太阳近。打个比方来讲，是容易理解的（见图甲）：假如车轮的转动算做地球的自转，轮带上“×”算做地球上的观察者，再把车轮底下的那条线算做是太阳。车轮转时，“×”跟直线接触，算做中午，此时距离最近（图一）。转过九十度，“×”跟直线的距离为车轮的半径，算做晚上（图二）。再转九十度，“×”跟直线的距离为车轮的直径，算做午夜，此时距离最远（图三）。再转九十度，“×”跟直线的距离又为车轮的半径，算做早上（图四）。继续再转九十度，“×”又跟直线接触了，这样就完成了一周。从这里可以知道，中午离太阳近，早晚离太阳远，午夜更远。
如果“×”标在轮轴上（见图一、二、三、四），那末不管车轮的转不转，它跟直线的距离始终是轮子的半径，这好比地球两极上的观察者对太阳的距离，早晚与中午是完全相同的。
观察者所在地的纬度越高，则早午太阳的远近，相差也越小。到了两极，就没有相差了。
我们还可以用皮球来做一个比方：把皮球的任何一点算做北极，从北极穿过球心，跟它笔直相对的一点算做南极。在南北极之间划上一条圆圈线，算做赤道（见图乙）。皮球放在桌上，让圆圈线接触桌面来滚动。这样，不管皮球翻多少身，北极和南极两点，始终跟桌面上的直线距离不变。只有赤道上的某一点，也就是圆圈上的某一点，有时跟桌面接触，有时离桌面为球的半径，有时为球的直径。所谓纬度越高，就是离赤道越远，或者靠两极越近。从这里可以看出，球在滚动的时候，纬度越高的地方，跟桌面距离的相差是越小的。到了两极，就没有相差了。
但实际上并不是这样简单，因为地球除自转以外，还有公转。这样使太阳的远近，不但跟地球的纬度有关，还跟一年间的各个时期有关。
在北京观察太阳的远近，据天文学家的计算，从每年1月22日到6月5日，中午太阳比日出时远。2月初远一千公里；3月初远四千公里；4月初远六千四百公里。以后差别逐渐减小，直到没有差别。6月5日以后，中午太阳比日出时近。7月初近五千八百公里；9月中近一万六千公里。以后差别又逐渐减小，一直到第二年的1月22日以后，又周而复始了。这个数字，在最近一百年间都可以适用。
〔注〕这是在我国地面上的情况。如果在赤道上，则春秋分时，完全直射。我国广州在夏至时，也几乎全是直射。（附图片）
图甲
图乙