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为什么感觉日出日落太阳运动更快?

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为什么感觉日出和日落的时候太阳动的快一点?及既上,苍山负雪,明烛天南。——《登泰山记》姚鼐
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大家有看日出或者日落的经验吗?在观看日出的过程中,大家是否会感觉太阳的运动比其它时候要明显?作为大多数人一生中会在意的少数几个天文现象之一,日出确实有点特殊。
除去日出日落带来的心理作用和地面景物作为参照物带来的影响外,日出、日落太阳运动更快的说法,确实具有一定的天文依据。
第一、日出的时候,太阳升高得更快。
日出的那一刻,世间万物还笼罩在阴影之中,根据影长的计算公式,所有地面物体的影子都是无穷长。而在很短的一瞬间,无穷长变成有限长,太阳开始向上攀升。太阳攀升的速度可以这样计算:
首先我们根据球面三角的基本公式计算出太阳任意时刻的位置。这里这个代表观测者纬度,这个代表太阳的赤纬,这个代表太阳的时角,即太阳距离最高位置差的角度,这个h就是我们要求的太阳高度角。……于是我们得到同一位置、同一天里(忽略太阳在黄道上的运动),太阳高度角的表达式。
为了方便画图,我代入春分时纬度60°的观测点进行模拟。这是太阳高度角与时角的关系,也是太阳高度角和时间的关系。
这两个零点分别表示日出和日落。我们只需要看图上这个图像的两个零点中间的部分,果然是一个斜率两边大然后不断递减的函数,这也验证了我们的感觉。
第二、日出的时候亮度增加快
量化太阳亮度的参数是太阳单位面积的辐射功率,即能流密度。在地球轨道上,这个参数被称为太阳常数,大约是1367W/平方米。但这只能代表受到太阳直射的位置,不被太阳直射的位置,只能以垂直阳光方向的面积来计算,这时太阳单位面积的辐射功率是太阳常数乘以高度角的正弦。
此外,人类感觉亮度的变化程度和亮度变化的量是不成正比的,好比给人的书包里面塞书,原本1公斤塞1公斤,变化显著;原本10公斤塞1公斤变化就轻微一些;如果不考虑这个人的生死,给他原本100公斤塞1公斤,那他大概不会有感觉。亮度变化也是一样,人只能感觉数量级的变化,因此要对亮度取对数。这也是天文学上星等的计算规律。所以我们画出太阳星等增加量与时间的关系:
根据科学家模拟,日出时星等的变化是这样的:
如果我们用天顶亮度反映整个天空变亮的速度,曲线是这样的:
第三、日出的时候有大气折射帮太阳提前升起
相比于前面的因素,大气折射的影响就比较小了,但是还有一定的影响。大气折射会让太阳高度角高于实际高度角0.5°(也就是一个太阳的大小)。但是随着太阳升高,大气折射角在减小,因此太阳就不会“提前升高”,太阳上升的速度就在减慢了。大气折射角在太阳高度角比较小的时候,近似跟太阳高度角的正切成反比。理论变化如下:
但到日落的时候,大气折射实际上是在让日落延迟,反而减慢了日落的速度。
第四、日出的时候,太阳颜色变化程度最大。
瑞利散射倾向于散射波长短的光,日出的时候太阳会异常偏红,因为蓝紫光都被散射掉了。这也是为什么天空是蓝色的:蓝紫光被散射的到处都是。刚刚日出的时候,太阳总是偏红,但是很快光谱就移动回去了。随着太阳亮度变强,这种散射作用对总光谱的影响越来越少。
日出和日落像是光明和黑暗的交界,在光明和黑暗完全控制的世界里,它们有一套稳定不变的、线性的逻辑。只有在光明和黑暗的交界,一切事物突然开始畸变扭曲起来,出现了反常、神奇的天文规律。








IP属地:广东来自Android客户端1楼2025-01-25 21:07回复
    贴吧图都跑到下面了


    IP属地:广东来自Android客户端2楼2025-01-25 21:08
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      精贴


      IP属地:北京来自Android客户端3楼2025-01-25 22:11
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        那是因为有参照物更直关


        IP属地:北京来自iPhone客户端4楼2025-01-26 07:58
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          IP属地:广东来自Android客户端5楼2025-01-26 10:39
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            IP属地:北京来自Android客户端6楼2025-01-26 12:46
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