看來,天天見到的落日之中還有一些道理呢(落日眼圖片)
你看到的日出日落,是個“假太陽”
初高中學習是孩子處于青春期的階段,也是孩子學習當中最關鍵的六年,因為它涉及到了中考與高考,左養中學教育賴頌強再講孩子的學習方法和考試心里調節的直播課里,系統的講解到如何幫孩子提升學習效率,提升考試時候的心理素質,從而提升學習成績。
為何在日出前、日落后,我們仍能看到太陽?
準確而言,在這些時刻我們其實是看不到太陽的。畢竟,日出的定義就是太陽出現在地平線上的那一刻,從這個角度而言,你不可能在太陽出現前看見它。
不過,我們的確可以在日出前、日落后看到“幾何學上的”低于地平線的太陽。這是陽光在地球大氣層中折射時產生的現象——地球的大氣令太陽光的光路發生了偏折,于是我們看到的太陽和它實際所在的位置略有不同。
這種效應的強弱程度跟隨緯度的變化而變化,并且最明顯的地方在赤道——如果地球沒有大氣層,赤道上的日出要比現在早2min左右,相應的日落時刻也會比現在晚2min。接下來將進一步探討這一效應。
什么是光的折射?
你知道嗎?你其實可以提前幾分鐘看到太陽升起,也可以延遲幾分鐘看到太陽下山。這一切都來源于光的折射。
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神奇的大氣層
作為大自然母親最喜愛的魔術——折射,它能夠令光線在傳播(從一種介質射入另一種介質)的過程中發生彎曲。這一效應導致了許許多多的光學現象,例如彩虹、海市蜃樓、光環、幻日等等。它還能讓星星在夜晚閃爍、讓你的鉆戒閃閃發光、讓插入水中的稻草或鉛筆彎折、甚至讓你看到實際位置低于地平線的太陽。
▲大氣折射現象之太陽,圖:timeanddate.com
光線的彎曲程度取決于光的波長、傳播介質的密度、以及光線穿過界面時的入射角。當光線從光疏介質射向光密介質時(比如從空氣射入水中,或是從稀薄的大氣層射向更稠密的大氣層),它的光路會向法線(一條垂直于兩種介質表面的假想線)的方向偏折。如果光線是從光密介質射向光疏介質,則光路會向遠離法線的方向偏折。法線與折射光之間的夾角稱為折射角。
當光線垂直于介質交界面入射時,它將沿直線穿過界面,而不發生偏折。
地球大氣層的密度是不均勻的——隨著海拔的增加,大氣密度逐漸降低。因此,包括太陽在內的一切宇宙中的光源發出的光線在進入大氣層的過程中都會發生多次折射。
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天文折射現象
當太空中的光源發出的光線入射到地球大氣層中時,光路的偏折現象被稱作天文折射或大氣折射。這是為了與地球上的物體的光源產生的地面折射形成對比。
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日、月、星的偏移
雖然垂直于界面入射的光線不會發生偏折,但以小角度射入地球大氣層的光線將會不斷向法線方向偏折,偏折程度與地表曲率大致相當。
也就是說,只有位于你頭頂正上方的天體的位置和你所看到的像重合,而對于那些更靠近地平線的天體,看起來要比實際的位置要高。
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日出與日落時的折射現象
▲在這張圖中,太陽的實際幾何位置已經落到了地平線以下。但即使太陽在地平線以下,大氣折射也能讓你看到它。圖:bigstockphoto.com
對于貼近地平線的物體(如初升或剛落的太陽)而言,這一現象尤為明顯,因為這時光線是以極小的入射角射入大氣層的。在折射的影響下,我們能夠在清晨太陽真正升起前和傍晚日落之后幾分鐘看到它。
折射效應帶來的最顯著的影響之一便是,晝夜時長并不是嚴格相等、各占12小時的,這顛覆了許多人的想象。由于太陽光的折射,春分日和秋分日的白晝都要比黑夜略長幾分鐘。
大氣折射同樣影響著我們在月升月落前后實際看到月亮的時間。
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溫度與氣壓對折射的影響
大氣折射的程度同樣收到氣溫與氣壓的影響:氣壓越高、氣溫越低,折射角就越大。因此,倘若你在寒冷的高氣壓地區觀賞日落,你需要比位于標準溫壓地區的觀察者多等幾秒鐘才能看到太陽的上邊緣完全消失在地平線以下。
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考慮大氣折射后的日出日落計算器
我們的 太陽計算器,能夠在考慮折射現象的前提下給出您所在地的日出日落時刻表。我們的程序是基于101.325千帕(kpa)的標準大氣壓和15℃/59℉溫度下的數據計算大氣折射,因此當實際溫度和氣壓嚴重偏離標準值時,我們給出的時刻表可能與實際的日出日落時間存在幾秒鐘的誤差。