《兩小兒辯日》是六年級語文課本上的一篇古文，争論的是太陽何時離我們更遠。如何從物理視角解釋這一問題？來看這幾位初三同學的分析>>>

撰文/王瑛璇 曾雅喬 遲浒辰（北京市陳經綸中學）

編輯/劉昭 新媒體編輯/李雲鳳

《兩小兒辯日》是我們在六年級語文課本上學的一篇古文，出自《列子·湯問》，原文如下：孔子東遊，見兩小兒辯鬥，問其故。一兒曰：“我以日始出時去人近，而日中時遠也。”一兒曰：“我以日初出遠，而日中時近也。”一兒曰：“日初出大如車蓋，及日中則如盤盂，此不為遠者小而近者大乎？”一兒曰：“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。兩小兒笑曰：“孰為汝多知乎？”

小學的時候我就一直好奇，他們兩個人到底誰說對了呢？究竟太陽何時離我們遠呢？為了解決這個問題我們深入學習了相關物理知識，今天我們從科學的角度來分析“兩小兒辯日”。

太陽何時離我們遠?

日地距離是指日心到地心的距離,由于地球的自轉和公轉，每一時刻地球上的每一個位置與太陽的距離都在變化。其中主要變化是由于地球公轉引起的，地球繞太陽公轉的軌道為橢圓如圖1，其中半長軸為

，半短軸為

，焦距為

，其偏心率為0.0167。地球公轉一圈大概需要365天，而早上到中午僅經曆約6個小時，所轉過的角度

。假設如圖1所示早上地球位于A點，那麼中午地球位于B點已知太陽半徑

，如圖1所示

。設CB=R，則C’B=2a-R，根據餘弦定理

，列出方程，可以求得

，

。變化量為0.0001億千米，相對于整體極其微小，可以忽略不計。所以其實太陽距我們的距離在一天之内我們認為是不變的。

圖 1

為什麼中午我們會感覺熱呢？

根據上述的分析，我們知道我們距太陽的遠近在早上和中午近似相同，所以距離不是影響我們對溫度感知的主要因素。人體所感知的溫度，主要是空氣溫度即氣溫，空氣中的熱量主要來源于太陽輻射（指太陽以電磁波的形式向外傳遞能量，太陽向宇宙空間發射的電磁波和粒子流）。太陽的輻射到達地面後，一部分被反射，一部分被地面吸收，使地面升溫。地面再通過輻射、傳導和對流等方式将熱量傳給空氣，這是空氣中熱量的主要來源。影響地面溫度的因素主要有三點：熱量積累，能量密度和能量削減。

從熱量積累方面來看：夜間天上挂的是明月，沒有太陽、沒有輻射，因此大地也沒有太陽輸送的熱量，導緻氣溫不高；而早晨天剛剛亮，太陽輻射較小，且地面沒有一定的熱量積累，與空氣溫度溫差較小，幾乎不向其傳遞熱量，導緻早晨“滄滄涼涼”。而到中午時，地面經過近6個小時太陽的照射而積累的熱量，使得地面與空氣具有較大的溫度差，地面向空氣傳遞熱量，空氣溫度升高，人體感知的溫度也随之升高。因此“日中如探湯”并非“近者熱而遠者涼”。

從能量密度方面來看：地面輻射量與太陽輻射緊密相關。太陽輻射的能量在各個方向上是均勻分布的。如圖2所示，早上，太陽斜射向大地，因為地球是球體，它的切面是弧形，所以照射的單位面積更大；中午，太陽直射地面，這時它照射到的地面面積比早上的小。因為太陽對地球釋放的太陽輻射蘊含的能量在單位時間内是一定的，所以中午照射到的地面面積小，能量密度大，這也會使得中午地面溫度高，空氣溫度高，人體感知溫度高。

圖 2

從能量削減方面來看：由于早晨太陽高度角小，穿越的大氣路徑長，因此大氣對太陽輻射的削弱作用會更大，到達地面的太陽輻射就會更弱；但在中午時，太陽的高度角大，穿越的大氣路徑短，大氣對太陽輻射的削弱作用小，到達地面的太陽輻射大，這也是使得中午大氣溫度高于早上的原因之一。

為什麼早上我們看到的太陽大？

早上與中午的日地距離幾乎不變，那麼為什麼我們看到早上的太陽會大呢？是眼睛欺騙了我們嗎？

通過初中物理的學習我們知道人眼的晶狀體可以被視為一個凸透鏡，當不同波長的光同時通過人眼晶狀體時，波長短的光焦距短，落在視網膜前面；波長長的光焦距長，落在視網膜後面。因此在視網膜上的成像清晰度就有一定的差别，長波長的暖色成像焦距不準确，在視網膜上形成的像模糊不清，具有某種擴散性；短波長的冷色成像比較清晰，具有某種收縮感。這就是我們平常凝視紅色時會産生眩暈現象的原因，如果我們改看青色就沒有這種現象了。因此從同一個位置發射不同顔色的光，暖色系的光會讓人覺得距離更近，而冷色系的光往往會讓人覺得距離更遠。早上的太陽是紅色的，中午的太陽是白色的，所以人們覺得早上的太陽更遠，中午的太陽更近。

這樣的視覺錯誤還有很多種，如圖3所示。這些視覺錯誤會影響人們對距離、大小的判斷。如圖3(a)所示，人們往往會覺得中心白色塊比黑色塊大。如圖3(b)所示，人們往往會覺得中間的灰線是斜的。這就是色彩的膨脹感與收縮感。

圖3（a）

圖3（b）

在視網膜成像時，人眼晶狀體不同部分對入射光線的折射能力不同，使光線經折射後不再能彙聚在一點從而産生像差，使對比度強的圖形輪廓界限部分發生對比加強的邊界效應，亮度較高的物體在視網膜上所成像的輪廓外就好像有一圈光圈圍繞，使物體在視網膜上的成像擴大，看起來就會覺得比實物大一點，即“光滲現象”（白色的形體在黑色或暗色背景的襯托下，具有較強的反射光亮，呈擴張性地滲出）。當早晨太陽升起時，周圍是暗色的天空，太陽會因為人眼對比，顯得更加明亮，讓人感覺非常大；而中午時，天空與太陽顔色相近，太陽與其亮度反差不大，因此顯得較小。

此外，形狀的對比也是導緻觀察到早上和中午太陽大小不同的原因之一。同一個物體放在比它大的物體群中會顯得很小，而放在比它小的物體群中就會顯得很大。比如一個西瓜，放在一盒櫻桃附近，就會覺得它很大；而将這個西瓜與完整的菠蘿蜜果實放在一起時又會覺得西瓜很小。同樣的道理，日出的太陽周圍多是樹木或者房屋，相對照下的太陽就會顯得大；而中午時，太陽在天空中，對比之下就會顯得太陽較小，這就導緻人們對太陽大小的認識是早上大中午小。

兩小兒的争辯來源于他們看待問題的角度較為片面。在科技逐步發展的今天，我們在不斷的探索和思考中越來越接近事物本質。科學的發展與完善總是伴随着批判與反思，不管是出于對自然界現象的好奇，還是出于對推動人類曆史進步的責任擔當，中國古代兩小兒獨立思考和大膽質疑的精神都值得被我們永久傳承。

教師點評：

此文是小作者閱讀語文教材《兩小兒辯日》這篇文章之後，針對文章中兩個小兒争論“太陽何時離我們遠近”這個問題，從科學的角度進行思考，然後運用數學知識、物理知識進行思考和探究，形成一篇研究性小論文。學生之所以能從語文學科一篇文章出發，挖掘其中包含的相關科學知識，進而針對問題進行理性的思考，是因為我們用“跨學科”閱讀活動給學生打開了一扇問題研究的大門。縱觀當下的中高考試題改革，發現語文閱讀因素已經出現在地理、曆史、生物甚至數學試題中了，中高考試卷發生的變化，倒逼學校的閱讀教學改革。

因此，我們立足語文學科，在閱讀上軟化學科邊界。在語文閱讀中滲透和挖掘相關學科的知識，配合有價值的、探究性問題的提供，驅動學生思考相關學科知識解決問題，以此培養學生深度閱讀和深度思考問題的能力，提升學生的閱讀素養。用閱讀打破學科之間的學習壁壘，全面提高學生在閱讀中發現問題、解決問題的能力。

馮淑娟（北京市語文教師、正高級教師，中國教育學會中學語文教學專業委員會理事）

吳愛兄（北京市骨幹班主任、朝陽區物理骨幹教師）

專家點評：

長期以來的文理分科教育使得許多人心中在“文科”和“理科”之間築起一道高牆，語文與物理好像是關系不大的兩門課程。事實上語言文字是表達思想的工具，而人的思維既包括文學、藝術的思維，同樣包括邏輯、科學的思維。因此語文作為基礎教育階段最重要的基礎課程，和物理課程有着密不可分的聯系。

三位中學同學撰寫的文章，系統地把語文課中《兩小兒辯日》這篇古文的故事整理成為一組科學問題，并條理清晰地對問題進行逐個闡釋。雖然對太陽輻照能量密度方面的描述不太準确，對太陽大小的視錯覺解釋也還有待進一步讨論，但本文基本的行文結構已經體現出作者掌握了基本的科學思維方式和論述結構，已經初步具備了探索科學問題的能力。

陳征（北京交通大學物理科學與工程學院副教授）

出品：科普中央廚房

監制：北京科技報 | 北科傳媒

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