在日出的那一刻会太阳光会有什么样的表现

时间:2023-11-15 07:29:03

【题】(1)太阳光从太阳到达地球需要8分多钟的时间,而不是瞬间完成的,这反映在日出的那一刻会有什么样的表现呢?对下面的两种情况做一下分析:

a. 太阳不动,而地球在公转。

b. 在24小时的时间里太阳围绕着不动的地球转动。

(2)我们的眼睛和光学仪器在光传播的瞬间会有什么样的变化发生呢?

在日出的那一刻会太阳光会有什么样的表现

【解】考虑到光传播需要的时间,我们观察到确切的日出时间,实际上本应比现在早8分钟——这似乎是一种毫无争议的说法。而这种说法我们从很多人的口中听到过,其中甚至不乏一些著名的物理学家。由此类推,假如他们回答的是关于距离我们十光年的天狼星升起的问题,而不是关于日出的问题,他们的回答会是什么样的呢?按照刚才的说法,他们会说,每天天狼星的升起会比我们所看到的要早十年的时间……

天体在天空中出现的时刻实际上并不会被光的瞬间传播所改变。当我们看到日出的时候——即地球自转到了太阳光笼罩的区域,是在8分钟前光线离开了太阳,随后进入到了我们的眼睛。但是这并不等于说我们就需要静候光线跨过太阳到达地球之间的8分钟的距离。而应该说,太阳在光线传播的过程中就是在我们看到它的那一刻(而不是8分钟之前)在我们面前升起。

我们是基于“地球环绕相对静止的太阳在转动”这个条件来研究这个问题的。假如做出“太阳24小时围绕静止的地球转动”这种相反的假设,那么结论是否会有什么变化呢?

好像用地心说代替日心说可以得出关于这个问题的另外一种结论——回答这个问题很容易导致这样一个误区。我们应该完整明确地想象这一场景,才能不陷入这种歧途。光是顺次运动的,还是在瞬间完成传播的?被照亮的宇宙空间的场景是否是这样:在十亿年的时间过程里,除了地球阴影区域(以及行星阴影区域),宇宙被太阳光洒遍。对于地球表面的一点来说,太阳升起于太阳在地球阴影的边缘被看到的那一刻。在地球静止的情况下,是阴影在向这一点移动;在地球旋转的情况下,是这一点在向阴影移动。在这两种情况下,地球表面的观测点的速度就等于地球阴影彼此靠近的速度,也就是说无论怎样都会在同一时刻观察到日出的。

因此,关于地球静止的假设对这一问题的结论并不能改变。

虽然如此,还应该提出的是:它从地平线下升起,呈现的样子却年轻了8分钟。因此严格来说,在日出一瞬间放出光芒时我们看到的那个太阳和我们所谓现在观测的并不是同一个。

假如在空旷的空间中或者某种物质环境中光只是单纯瞬间传播,就不会有折射的产生。光从一种介质进入另一种介质时,传播速度发生了改变——这就是折射现象产生的原因;折射在速度没有改变的地方,根本就不会出现。如果在眼睛里(或者是玻璃光学仪器里)没有光线的折射,那么外界物体的清晰的影像是不会出现在视网膜上面的。

因为折射望远镜内部目镜被代之以一个微小的孔洞,所以这种光学仪器能够发挥作用;尽管这种仪器只是为肉眼分辨物体的轮廓提供了可能,而并不会将影像扩大多少,但是假如没有它的话,肉眼就只能分辨出光和阴影。