論“兩小兒辯日”

段凱

摘要：本文簡要論述：為什么早晨太陽看起來較大，中午看起來較小以及早晨感覺涼爽，中午感覺較熱的原因。

關(guān)鍵詞：參照物；能量

孔子?xùn)|游，見兩小兒辯斗，問其故。

一兒日：“我一日始出時去人近，而日中是遠(yuǎn)也。”

一兒以日初遠(yuǎn)，而日中時近也。

一兒日：“日初出大如車蓋，及日中則如盤盂，此不為遠(yuǎn)者小而近則大乎？”

一兒日：“日初出滄滄涼涼，及其日中如探湯，此不為近者熱而遠(yuǎn)者涼乎？”

孔子不能決也。

兩小兒笑日：“孰為汝多知乎！”

一個孩子認(rèn)為，太陽剛升起（即早晨）距離地球近，而中午距離觀察者遠(yuǎn)，因為早晨太陽看起來較大些（大如車蓋），中午看起來較小一些（如盤盂），所依據(jù)是近大遠(yuǎn)小。

另一個孩子認(rèn)為，太陽早晨距離觀察者遠(yuǎn)，而中午距離觀察者近些，因為早晨感覺涼爽（滄滄涼涼），中午感覺較熱一些（如探湯）。所依據(jù)是：接近感覺熱，遠(yuǎn)離感覺涼爽。

孔子不能判斷其對錯。

為此，我對古人提出的問題談點自己的看法和意見。

首先，關(guān)于一日之中，太陽距離地球遠(yuǎn)近問題的分析：地球繞太陽公轉(zhuǎn)一周360度，所需時間為一年（約365日），公轉(zhuǎn)軌道是近似正圓的橢軌道，地球公轉(zhuǎn)平均角速度為每天1度，且太陽和地球之間的平均距離約為1.5億千米。在浩瀚的宇宙空間中，一日之中，轉(zhuǎn)過1度的地球可以認(rèn)為是近似不動。所以由人眼觀察太陽和地球問的距離，一日內(nèi)可以認(rèn)為是不變的。因此兩小孩關(guān)于早晨和中午太陽距離地球遠(yuǎn)近問題的說法是不符合事實的。

其次，為什么早晨太陽看起來較大而中午較小一些？

一方面因為人們早晨觀察太陽時，潛意識會以地球表面附近的樹木或房屋為參照物做比較，因此與較小物體相比時，太陽看起來稍大些；中午太陽在空中無任何參照物，由于天空漫無邊際，與較大物體（天空）做比較，因此看起來較小一些。

如圖：有兩直徑相同的實心圓A，B。與其旁邊較小的圓相比，看起來較大；與其旁邊較大的圓相比，看起來較小。

另一方面，太陽光從太空中向地球傳播時，地球周圍有一層厚厚的空氣層（即大氣層）會令其發(fā)生折射，我們知道，大氣層在地球表面附近密度大，離地面越高的地方，空氣越稀薄，密度越小。早晨，光從水平方向入射時，在大氣層處發(fā)生偏折，且偏折角度較大，人們所看見的太陽是進(jìn)入人眼光線的反向延長線所形成的虛像，像比實際物體稍大一些。如圖：

中午幾乎垂直入射，因此幾乎不發(fā)生偏折現(xiàn)象，所看到的太陽與實際太陽大小相同，所以與早晨相比，看起來稍小一些，如圖：

上述兩方面的結(jié)果就是：“日初出大如車蓋，及日中則如盤盂”的原因。

再次為什么早晨感覺涼爽，中午感覺熱呢？

早晨感覺溫度低、涼爽，是下面兩個原因綜合的結(jié)果：第一、早晨太陽光是斜射到地球表面，因此太陽輻射到達(dá)地表的能量較小，所以地表所能吸收到的太陽輻射能量也較小，所以早晨溫度低；第二、地球一方面吸收來自太陽的輻射能量，同時又向太空輻射本身所儲存的能量。前一整個晚上，太陽消失了，同一位置處，地球沒有吸收來自太陽的輻射能量，但是會將上一白天所儲存的能量，在整個晚上純粹向太空輻射，經(jīng)過一晚上能量的散失，早晨地表溫度最低，所以早晨感覺涼爽。

中午感覺溫度高，天氣熱，也是兩個原因的綜合結(jié)果。第一、相對早晨，中午太陽光垂直入射，太陽光輻射能量大，地表可以吸收更多的太陽輻射能量；第二、白天地球在吸收能量的同時又向太空釋放能量，但吸收的能量多于所釋放的能量。經(jīng)過前半天，地球所吸收儲存的太陽輻射能量越積累越多，地表溫度會越來越高，到達(dá)中午，地表溫度最高，因此，感覺天氣熱如探湯。

這就是“日初出滄滄涼涼，及其日中如探湯”的原因。

綜上簡要分析了兩小兒辯日中關(guān)于太陽距離地球遠(yuǎn)近的問題；同時分析了為什么日初出大如車蓋，日中如盤盂和曰初出滄滄涼涼，日中如探湯的原因，孔子若是明白，應(yīng)如上作答。