生活中,如果你细心的观察就会发现,早、晚的太阳会很大,而中午的太阳又很小。这是为什么呢?相信很多人都有过这个困惑,现在我就来告诉大家这是为什么。
因为早、晚的太阳光进入地球,在大气层时所发生的折射特别明显,而到了中午,太阳光在大气层发生直射的多,所以,我们就会觉得早、晚太阳大而中午小,且位置比实际的高。
如果不考虑地平线上大气折射的影响,太阳无论早、晚还是中午都是一样大的。那么为什么我们会觉得早、晚太阳大而中午小呢?这跟我们的视觉误差有关系。那么视觉究竟是怎么一回事呢?
物体发射出的光通过眼睛的水晶体(相当于一个透镜)于视网膜上成像,从而感光细胞感受到光,然后视神经负责将信息传送到大脑皮层,最后,经过信息加工、处理后形成视觉。由于经过信息加工、处理,所以,在一定程度上已经修改了原来的样子。那么,哪些因素会影响对原目标不同程度的修改呢?主要有这三方面,目标与背景的对比度;色彩的不同;色彩的衬度。知道了这个原理,我们就不难理解太阳在早、中、晚“看起来的大小”了。
早、晚太阳升起或是落下,太阳均位于地平线上,这时太阳的周围即背景是一些房屋、树木等这些普遍显得渺小的参照物,在此衬托下,视觉上就会感觉太阳很大;中午时,太阳在你的头顶上,这时太阳周围的背景是空旷的蓝天,没有其它参照物,因此,视觉上就会感觉太阳很小。此外,早、晚太阳升起或是落下,周围的背景较为暗淡,而太阳较为明亮。在暗背景上的亮目标就也会显得大些。
在日常生活中,如果懂得运用视觉误差的原理,那会对我们有很大帮助。比如,胖人穿黑色或深色衣服会给人很瘦的感觉,而穿浅色衣服会显得臃肿。瘦人穿深色衣服会显得更瘦,而穿浅色衣服则会显得圆润丰满一些。胖人穿横条的衣服会显得更加胖,而穿竖条的衣服则会很显瘦。肤色暗黄的人,穿一些明亮色彩的衣服,就会提亮肤色,整个人看起来会更精神。反之,穿深颜色的衣服,就会显得皮肤更暗,没精神。个子矮的人可以穿一双高跟鞋,或者穿一条紧身的高腰裤,提高腰线……因此,我们不妨在生活中多加运用,美化自己,点亮生活。
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科学上对上述假象或错觉的解释很多
以夏天为例。早上六点钟鲜红的太阳从地平线上跳了出来,直到六点三十分以后仍然是红红的。没有光线照射出来,这是什么原因呢?这是大气圈的折射作用在作怪。我们看到的实际上是低于地平线三十多度的太阳的虚影。因此看不到太阳的光线。又因为折射是在大气圈中形成的。大气圈层对于地球来说可以看成一个半凸透镜,当早上太阳的身影从茫茫天宇中进入大气圈层中发生折射时,这时大气圈的凸度最大,其放大的作用更明显。因此看起来比中午的太阳大了许多。当太阳逐渐升高,大气圈的凸度就逐渐变小,看到的太阳也就逐渐变小,直到正常。特别是雨后的日出,效果更加显著。这是因为空气中的水雾增强了放大的效果。
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。
人们的视察所造成的错觉也是原因。有大小相同的两个球,一个深黑色,一个浅白色,在不同的背景下,人们觉得在黑色背景下的白球要比白色背景下的黑球显得大一点,这就是人们的视觉所造成的偏差,日出没也是同样道理,此时周围底色较暗,中午时分周围底色明亮,看起来太阳早晚要大
还有地球边界层(地球上空一千米以内)中的尘埃、微粒等的散射作用。当日出没时,光中切割地球边界层的范围是相当大的,这里面的微粒、杂质、灰尘很多,它们的散射放大作用不可忽视。而日照中天时,切割的地球大气边界层面积就小得多,微粒的散射就可忽略不计了
还有一种解释也很简单。我们都有这样的经验,同样一个物体,放在一些小物体的中间会显得大些,放在一些大物体的中间会显得小些。
两个说的都不对。
现在我们知道日地距离在一天内的变化是微不足道的。早晨太阳离我们稍远一点,中午稍近一些,两者相差约等于地球半径,仅相当于日地距离的1/2300,这对观察太阳的大小和太阳辐射到地球的热能都不起多大影响。
早晨的太阳看起来大一些,中午的太阳小一些,实际上是一种视觉误差。因为,早晨太阳刚从地平线上升起来时,有山峰、树木等地面物体作对比,太阳就显得大一些;而中午的太阳高悬在空旷的天空,相形之下就显得小一些。实际上用仪器测太阳的视直径,若不考虑地平线上大气折射的影响,早晚都是一样的。
至于地面温度的高低,主要取决于太阳高度角。早晨,太阳斜射,同束阳光照射的面积大,单位面积上得到的太阳辐射少;同时,因为斜射阳光通过大气层的厚度大,大气对太阳辐射的削弱多,再加上夜晚地面辐射散热,日出前后地面热量亏损到极大值,因此,早晨气温低,显得凉爽。而中午呢,一方面太阳高度最大,阳光直射或接近直射,热量集中,另一方面阳光通过大气的厚度小,太阳辐射被削弱得少,再加上地面热量盈余,气温已经升高,因此,中午就热得多。实际上对于每秒30万千米的光速来说,早晨和中午日地距离的微小差别根本不会影响到达地面的太阳辐射的多少。
没有什么时候比什么时候大,其实大小都一样。见到大小也只是幻觉而已。
其实,不管是早上还是中午,太阳同地球之间的距离基本都是一样的。早上的太阳看上去大,是由于人们的视觉产生了误差。通常同一个物体,放在比它大的物体群中显得小,而放在比它小的物体群中显得大。
为什么太阳早晚大而中午小?网上有很多回答,大都不尽人意,首先说明此现象是太阳折射造成的,受参照物的影响很小,几乎可以忽略。图文并茂,让大家理解更真实和客观,光线由真空到大气,大气的折射率大于真空的折射率,假设真空和大气的折射率早晚都比较固定,早晚的入射角大,减去折射角的值大,折射线间的的距离越大,大于原物的尺寸;越接近中午入射角减去折射角的值越小,
折射线间的的距离越小,如果太阳直射,入射角等于折射角,
折射线间的的距离最小等于原物尺寸。如图所示,太阳直径1.5cm,早上折射后直径1.7,我们看到的太阳是原太阳的1.3倍(直径比的平方),我们看到的假如早晨从水中看太阳,太阳会更大,折射率大,折射线间距大.图片过大,详见http://user.qzone.qq.com/2556814009/infocenter?ptsig=g4am1xdwp0jqJ3RVcivX512fv0l*X7yr4UXHjSCqHbE_