两儿辩日各有所偏

战国时期国相伐,君相争,在政治上是个乱世,但如以学术 思想而论,则是个黄金时代。多少思想名家都出于那个打打闹闹 的历史段落里。所谓“困而知之”或许正是许多人得以在乱世悟 得真理,立言千古的原因。在当时的郑国有一位思想家列御寇, 在所著《列子》一书中说,有一天孔子外出,在路上看到两个小 孩争论不休,乃停下来查其究竟,一听得知其中一人认为早晨的 太阳大,中午的太阳小,所以太阳与地球的距离“早近午远”。另 —人则反对,理由是中午太阳热早晨太阳不热,故应是“早远午 近”。后来二童子乃转向孔子,请教他何人为对?孔子不能答,二 童失望地说:“不是说你很有学问吗?”\r 列子自己对上述问题的解答为何?不得而知,但他已挖苦了 有学问的人,也告诫了自以为无事不通的芸芸众生。实际上,以当时的科学水准,要为两童排难解纷确实不易。以现在的观点看,一天中太阳与地球的距离变化极微,影响 不到太阳的视体积(也就是看起来的大小)与它所给我们的热量。 真正影响太阳视面积与热量的原因是大气对太阳光穿过时的散射, 以及光在大气中的路径长度与背景改变。太阳辐射能(也就是热 量)到达大气层顶的量约为1367瓦\/平方米(或每平方厘米每分 钟两卡),变化量只有千分之二,所以称为“太阳常数”。此一辐 射能量在穿过大气层过程中有的被散射,有的被吸收,被吸收者 又会再放射,所以约只有一半会到达地面并被吸收。地球吸收该能量后,就会以可感热的方式放出,是谓长波辐射。在无云状况下我们所观测到的温度也就是冷暖,就这么确定了。剩下的除了云多少会影响外,就看太阳的视位置了。当太阳初出(日落时亦同)时,他的光线斜着穿过地平线附近的大气层,不但在气层中的路径远(见图4)而且所经之处空气中水汽与悬浮微粒多,因而所造成的散射就比正午时,以直接向下而来之阳光者大(仅以反射率而言,正午时只有百分之二,日出或夕阳时则高达百分之八十以上)。如同手电筒的光一样,斜射到平面上的面积大,所以会比较暗,也就是单位面积所收到的能量比较少,致温度低。所以会形成“中午热,早晚冷。”这种天气特征是无云状况下,中午太阳直射与早晚则为斜射所造成的,而与太阳远近没有关系。另外,由光学定理知,光通过不同介质或同一介质但密度有变化,以及在行进中之空域遇上悬浮物时,都会产生折射与绕射,因而形成许多光象,也会使太阳产生与大气厚度成正比的“华盖”(目视所见绕着太阳光球的亮辉)与变形。再加上地球本身近似圆形造成我们视觉上的近地天空曲率大,也使得近地面太阳看起来比较大。在上述诸因素影响下,早晚的太阳看起来虽比中午的太阳大但与实际距离远近无关。由以上简要说明可知,两位小朋友都没抓到现象的本质,又 怎能争出结果呢?注:正午时太阳光到地面所通过的大气总量称为“一个大气 光程”(one air mass);当太阳位在地平线时,相对的光程约为太 阳在天顶时的38倍(见图4),因而阳光穿过时损失大。实际上夕 阳不但看起来大而且底部比较扁平,有时多变的折射率,会形成 被称为“中国灯笼”。\r

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