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不同寻常的阴影_趣味天文学

时间:2020-01-31 理论教育
不同寻常的阴影_趣味天文学

图10上画的是一个人,这张图显得有些不可思议:因为这个人在光天化日之下几乎没有影子。

图10 光天化日下几乎没有影子的人,这是根据在赤道附近所照的相片画的。

但这确实是一张真实的绘画,不过不是创作于我们所处的纬度,而是在靠近赤道地区,当太阳差不多垂直于观测者的头顶(即太阳位于天顶)时。

在我们所处的纬度地区,太阳永远都会出现在天顶,所以不可能看到这样的情景。6月22日的时候,我们所在的地区的正午太阳达到最高值,此时它在位于北回归线(北纬028-02)上各地的天顶。半年之后,太阳将位于南回归线上各地的天顶。此外,在南北回归线之间的热带地区,太阳会每年两次位于天顶,在这些时候,太阳照耀下的物体都不会有影子:因为影子正好位于物体的正下方。

图11所示的情景虽然是虚构的,但却具有教育意义。一个人不可能同时产生6个影子,画图的人是想用这种方法直观地显示极地地区太阳的特点:人的影子在一天的各个时候都是一样长的。原因是,在极地地区,太阳的运动路线并不是像我们这些地方一样和地平线相交,而几乎是跟地平线平行的。画图的人却犯了一个错误,他所绘制出来的人的影子和人的身高之间比较起来太短了。如果人的影子果真如画中那样长,那么这应当是太阳高度大约为40°的情景,但这在极地地区是不可能的:这些地方的太阳高度永远少于028-02。熟悉三角学的读者,可以轻易就计算出,极地地区物体的最短影子不会比物体本身高度的2.3倍还短。

图11 一天之内,极地地区物体的影子长度不会发生变化。