有名的「小兒辯日」的故事,在歷史上曾經引起許多人的興趣與爭論。
以下便提出幾個古代學者對其的看法:
1、 東漢科學家張衡:他認為太陽初升或將落時,比較接近於地平,地面背景較暗,而太陽顯得明亮,由暗處看明亮的太陽,毫無障礙,所以看上去顯得大。當它升到天頂時,天和地背景一樣,都很明亮,因此看上去太陽好像變小了。故張衡認為太陽在中午和早晚是一樣遠的,只是眼睛的某種錯覺才使兩小兒產生爭論。
2、東漢桓譚:認為太陽離開我們,在天頂時要比在地平時來得近,因為黃昏時星辰從東方升起,看起來星象比較稀疏,相互間離開丈餘,但升到天頂時,較顯得密而多,這不就是近大遠小的道理。
3、王充以斜邊大於直角邊的幾何論証也主張「日中近而日出入遠」 (《論衡.說日》)。但王充又提出,「日中光明故小;其出入時光暗,故大。猶晝察火光小,夜察火光大也。」王充這個解釋與「光滲現象」相似。
4、晉代束皙:認為天體在地平上天頂時是一樣遠的,只是由於在地平時,看上去天體在人的側面,可以平視,就顯得大。實際上太陽並無大小之分,只是物體感覺刺不刺眼,感覺刺眼就顯得比較小,太陽呈白色時就感到它不大,呈紅色就比較大,他指出這些感覺不過是人的錯覺。
5、 晉代姜岌:他認為這是由於「地有遊氣」的緣故,地面的遊憩遮擋和吸收不少的陽光,使人看太陽時不感覺刺眼,太陽就顯得又紅又大;當沒有游氣時,太陽呈白色,顯得很刺眼又小,所以一天之中早晚的太陽呈紅色,中午成白色,假使地氣上升,瀰漫天空,即使在中午也會變紅色。
若根據現代的科學知識便可知道其原因了。首先,為什麼我們會有太陽晨大午小的感覺?
主要原因是:
1、背景的襯托:早晨地平線遠處的樹木、房屋小得看不清;紅日升起,與之比較就顯得大。而中午太陽在廣漠的高空,沒有可比較之物,因而顯得小。
2、光滲現象:清晨,大地及其周圍空間尚黑,中午明亮。背景越黑而物體越亮,視網膜上像的輪廓就越大,這稱為光滲。早晨在海平面見太陽又紅又大就是這個原因。
3、早晨,平視太陽,人眼位置正常;中午要仰視太陽,眼球凸鼓。在鼓凸的眼球內的視像比正常眼球的小。
4、早晨與中午相比,陽光通過大氣中較厚的空氣層,視覺就較模糊,因而覺得早晨太陽大。
5、視覺中的天穹並非是一個圓,而是扁球形狀。頭頂的天空高遠,四周的天穹仿佛低近。遠物投影小,近物投影大。早晨太陽處於天穹的低近處,因而投影變大。
為什麼我們會有太陽晨遠午近的感覺?
主要原因是:中午太陽在天頂,陽光直射地面、穿過大氣層,因而輻射熱大部分被地面所吸收,氣溫升高,我們就覺得中午熱。早晚時,太陽接近地平線,光線穿越大氣路徑比中午長,所以被吸收和散射到的陽光輻射較多,到達地面光線變弱,故早晚較清涼。由於晚上地面熱量大量散發掉,早晨氣溫低,即使陽光照到身上也不覺得熱,到了中午,遊於整個早上的陽光照射,熱量不斷累積,氣溫不斷升高,便感覺熱如探湯。