“多变”的太阳，本文主要内容关键词为：多变论文,太阳论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
古时候有一则“两小儿辩日”的故事：一个说早上的太阳距我们近，因为早上的太阳看起来大；另一个说中午的太阳距我们近，因为中午的太阳更热些。在中学物理教学中，也经常碰到学生提出一些类似的问题。下面让我们带着这些问题进入宇宙空间，看一看这些问题的成因吧！
1 早晚的太阳为什么看起来较大？
我们知道在地球的表面存在着一层疏密不均匀的大气，当光线通过地球大气层射向地球表面时，由于高空的空气比较稀薄，而地表的空气比较稠密，光线经过这样不均匀的介质时，由于折射作用方向会逐渐改变，向下弯曲，地球周围的空气介质就好像是一个底面朝下的三棱镜。穿过的大气层越厚，光线的弯曲就越加厉害。据计算，太阳光在地平线上所透过的大气层的厚度为白天太阳当头时透过大气层厚度的35倍。当我们逆着光线看去时，看到的刚刚跃出地平线的太阳，其实是太阳的像。
为了表明一个物体的大小距我们的远近，我们常常引入“视角”的概念。视角就是我们看到物体的两个极端引到眼睛的两条直线所形成的夹角。比如物体离开眼睛的距离大约为物体直径的57倍时，这物体对人眼所形成的视角就是1°。精确计算表明，太阳在地平线上时， 由太阳射来的光线经大气折射使太阳下缘抬高了35′，而上缘只抬高29′，相差6′。太阳直径在人眼中的视角为32′。 所以我们看到的地平线上的太阳上下直径只有26′，为水平直径的4／5，所以早晨的太阳看起来更像椭圆。从实际上讲，早晨的太阳不仅不大，反而比中午的视角偏小。
早晨的太阳看起来较大的原因有两个：一是初升的太阳只处在地平线上，由于受到地面参照物的影响，感觉上好像大，其实这是一种错觉。正如图1中的中心圆并不小于图2中的中心圆，但感觉上好像小些。二是早晨的太阳刚升起时，周围的空间是黑沉沉的，鲜艳的太阳显得明亮突出， 感觉较大，这也是一种错觉，正如图3中的AB看起来大于AC，其实AB＝AC。
2 早晨的太阳距地球真的近吗？
地球在太阳系中只不过是小小的一员。 太阳到地球的平均距离为1.496×10[8]km，太阳的直径是1.392×10[6]km， 它的直径是地球直径的109倍。太阳光线传到地球约需8min。 我们假设把地球缩小为一个直径是10cm的小球，那么太阳就是距它1.2km处的直径约为11m的大球。地球沿着椭圆轨道的公转形成了春夏秋冬，地球的自转产生了白昼黑夜。虽然地球有公转，但在一天的时间里，地心到太阳的距离几乎是不变的。考虑到它的自转，应该说中午的地面观察者距太阳更近些。中午地面温度较高的原因是太阳直射和热量在地表积累的结果。
3 早晚的天空为什么是红色的？
早晨和傍晚，在日出和日落前后的天边，时常会出现五彩缤纷的彩霞。朝霞和晚霞的形成都是由于空气对光线的散射作用形成的。当太阳光射入大气层后，遇到大气分子和悬浮在大气中的微粒，就会发生散射。这些大气分子和微粒本身是不会发光的，但由于它们散射了太阳光，使每一个大气分子都形成了一个散射光的光源。根据瑞利散射定律，太阳光谱中的波长较短的紫、蓝、青等颜色的光最容易散射出来，而波长较长的红、橙、黄等颜色的光透射能力很强。因此，我们看到晴朗的天空总是呈蔚蓝色，而地平线上空的光线只剩波长较长的黄、橙、红光了。这些光线经空气分子和水汽等杂质的散射后，那里的天空就带上了绚丽的色彩。语文课文中的“火烧云”就是这样形成的。我们不难想像，假设地球周围没有空气存在，人们仰望天空，看到的将是光彩夺目的太阳悬挂在漆黑的背景中，这也正是宇航员在飞行中经常看到的现象。
俗话说“早霞不出门，晚霞行千里”。这就是说早晨出现鲜红的朝霞，说明大气中水滴已经很多，而且云层已经从西方侵入本地区，因此预示天气将要转雨。如果出现火红色或金黄色的晚霞，表明西方已经没有云层，阳光才能透射过来形成晚霞，因此预示天气将要转晴。