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。

關鍵詞：參照物；能量

孔子東游，見兩小兒辯斗，問其故。

一兒日：“我一日始出時去人近，而日中是遠也?！?/p>

一兒以日初遠，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！”

一個孩子認為，太陽剛升起（即早晨）距離地球近，而中午距離觀察者遠，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），所依據是近大遠小。

另一個孩子認為，太陽早晨距離觀察者遠，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）。所依據是：接近感覺熱，遠離感覺涼爽。

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，關于一日之中，太陽距離地球遠近問題的分析：地球繞太陽公轉一周360度，所需時間為一年（約365日），公轉軌道是近似正圓的橢軌道，地球公轉平均角速度為每天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，轉過1度的地球可以認為是近似不動。所以由人眼觀察太陽和地球問的距離，一日內可以認為是不變的。因此兩小孩關于早晨和中午太陽距離地球遠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，在大氣層處發生偏折，且偏折角度較大，人們所看見的太陽是進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，因此幾乎不發生偏折現象，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果：第一、早晨太陽光是斜射到地球表面，因此太陽輻射到達地表的能量較小，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于太陽距離地球遠近的問題；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，應如上作答。