Science 版 (精华区)

发信人: qpcwth (独翅鸟), 信区: Science
标  题: 小儿辨日问题不简单
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年01月13日20:13:02 星期天), 站内信件

小儿辩日，难倒孔子。太阳到底是早晨离我们近？还是中午离我
们近？这一有名的论辩题，不但孔子不能决断，王充在《论衡》中也
认为“是非曲直未有所定”。在人们具备了现代天文知识后又以为这
太简单了，中午的太阳比早晚的太阳近，近到差不多一个地球的半径。
这答案一直到50年代初都没有人怀疑其正确性。然而这是在简单假定
地球公转轨道是正圆形，而且地球的自转轴与公转轴平行时，才得出
来的结论。
    最先提出疑义的是前苏联的别莱利曼，他在《趣味天文学》中指
出：从中午到日没，太阳距离平均变化约7500公里，比地球自转造成
的距离变化《6400公里》大些。他正视了地球公转的轨道是椭圆形，
从而得出了半年是中午比黄昏近，另半年是中午比黄昏远的新结论。
    我国著名天文学家戴文赛教授看到别莱利曼的新结论后，认为还
是太简单化了，不能解答问题的全部。
    这一个看来似乎简单的问题，实际上是复杂的：地球绕日轨道是
椭圆形的，在通过近日点和远日点时（1月初和7月初），日地距离周
日变化小到1500公里；而在4月初和10月初，日地距离周日变化可达
43 000公里；在地球不同纬度上，地球自转引起的距离变化不同，在
地球南极或北极，这个论题就不能成立，因为太阳中天为中午，日出
地平线为早，日落地平线为晚，而在那里谈不到早、午、晚；地球自
转轴与公转轴不是平行的，有23.5°交角。所以日出日落时间和太阳
中午的高度在一年内不断变化，而且又随纬度不同而不同。
    考虑了各种因素后，戴文赛教授对这个看来简单的问题作了精密
的计算研究，于1955年在《南京大学学报》上发表论文《太阳与观测
者距离在一日内的变化》，之后，又于1955年8月15日在《光明日报》
上发表了科普文章。
    这个问题的解对于不同纬度的地区是不同的。对北京来说，12月
15日到1月22日，中午的太阳比早晚都近；1月22日到6月5日，太阳中
午比早远，比晚近；6月5日到8月1日，中午的太阳又比早晚都近；8
月1日到12月15日，太阳中午比早近，比晚远。其中1月22日和6月5日
两天，太阳早、午距离相等；8月1日和12月15日两天，太阳午、晚距
离相等。这是用1954年的数据计算的，但可以适用100年。即使在100
年后，相差也不过一天。

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心事浩茫连广宇,于无声处听惊雷

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