作者：多與
記得小時候課本上有一個“小兒辯日”的故事，講的是孔子在東方遊學時，看到兩個小孩在爭論，孔子問他們爭論的原因，一個小孩説：“我認為太陽剛出來的時候距離人近，而正午時離人遠”。另一個小孩觀點和他恰好相反。這個小孩就解釋説：“太陽剛出來的時候像個大圓車篷，到正午的時候就像個盤子或盂，這不是因為近大遠小嗎？”另一個小孩反駁説：“太陽剛出來的時候清涼寒冷，等到了正午，熱的就像手放到了熱水裏，難道不是近就覺得熱，遠了就覺得涼嗎？”他們就請教孔子，可孔子也不能斷定誰是誰非。兩個小孩就笑着説：“誰説你知道的事情多呢”。
可惜，這是堂語文課，不是物理課，老師也沒有解釋“太陽為啥早晨看起來更大”這個難題。
隨着年齡和知識的增長，每次看到早晚大太陽或大月亮的時候，我都想起來這個問題。我就這個問題查過百度，發現網上眾説紛紜，莫衷一是。總體來説，網上的觀點主要有三種：
一是大氣作用説，大致説因為地球周圍有大氣，太陽光經過大氣時會有複雜的折射反射，好比看水中的木棍會變短一樣，早晨的太陽看起來更大是由於大氣中光線作用造成的。
二説視覺錯覺説，認為早晨和中午的太陽其實一樣大，不過由於早晨太陽貼近地平線，受到遠方樹木、山川等背景的影響，就會顯得大一些。
第三種是“閃爍其詞”派，一方面説源於視覺錯覺，又説空氣會對光產生複雜的作用，甚至認為這個問題尚未定論，是一個難題現在科學家仍沒有解決。
我最藐視的是第三種觀點，自己搞不明白又不想做功課，就抖機靈和稀泥，糊弄讀者。現在理論物理的發展已經到臻深臻精的地步，若科學被這個小問題難住，也太小看現代理論科學了。
物理上學過，光透過空氣等介質會發生反射、折射、衍射等光學現象，所以，我開始也直覺認為，這種現象可能源於光的折射。直覺上也排斥着眼睛錯覺的觀點：早晨的太陽怎麼會和中午的一樣大？目測早晨的太陽直徑比中午大2-3倍，即使眼睛有時候有錯覺，但不會錯的這麼離譜吧？怎麼可能是一種假象？
紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。我決定自己好好研究下這個問題，給多年的疑問一個了斷。我的目的只是定性的研究，長話短説，直接説下主要論證和論據。
一、 實驗證明：早晨的太陽更大嗎？
比較早晨和中午太陽誰大，其實質是驗證不同時刻太陽“視直徑”的大小，所謂視直徑就是物體在視野中所佔的角度。
一個簡單的辦法是：把尺子綁在一個長棍的一頭，與長棍呈“T”字型，然後讓太陽和尺子重合（由於太陽刺眼，可以用月亮代替），眼睛或相機與尺子的距離保持相同，記下不同時刻太陽在尺子上的寬度即可。畫風大致是這樣的：
結論出乎我的意料：早晨和中午的太陽的視直徑大小几乎是一樣的。也就是第二種觀點是正確的，早晨“大太陽”的根本原因是眼睛的錯覺，與空氣折射關係不大，空氣對太陽形狀的視覺改變是比較細微的。
二、 如何理解早晨的“大太陽”只是一種視覺錯覺？
部分讀者可能會將信將疑，為了徹底理解這個現象。這裏多解釋一下。
首先，看這張照片：
圖中A和B的明度是完全一樣的嗎？
答案是肯定的，感興趣的可以截圖比較下。
再看這些照片，比較下圖中遠處與近處物體的大小：
圖中綠線的實際長度是完全相同的。
圖中遠處的人是不是看起來更大？其實他們的大小是一樣的。
“蓬佐錯覺”最早由意大利心理學家馬里奧.蓬佐（1882-1960）提出，認為人類的大腦根據物體的所處環境判斷它的大小。上述圖片，以及早晨的“大太陽”就是這種現象的實例。由於早晨太陽在地平線上，背景是遠處的樹木，山川等，大腦在接受到此類視覺信息時，還會做“AI處理”，翻譯成大腦易於理解的圖像，輸出結果是遠處的物體會看起來更大一些。此類錯覺大部分時候有助於我們直觀快捷的判斷遠處物體的實際大小，但是，萬事都有兩面性，有時候這種機理也會導致誤判，比如，會帶來“大太陽”的錯覺。
我們可以直觀的感受到這種錯覺，甚至可以通過人為訓練，消除這種錯覺。方法是：當太陽或月亮初升時，我們用手卷成筒，或者眯着眼睛觀察它們，視野儘量排除周圍的背景，就會驚奇的發現，太陽或月亮突然就變小了，感覺和在頭頂的時候大小相差無幾，但當我們鬆開手放鬆看，它們又“變大”了。如果多做幾次針對的練習，我們甚至可能控制它們的“視覺大小”，即使有周圍環境存在，也可以盯着它看，讓它人為的“看小”或“看大”。
三、為啥早晨的太陽是扁橢圓？
這個問題我並沒有在網上找到有説服力的論證，這裏説説我的觀點，如有紕誤，歡迎指正。
首先，“扁太陽”現象肯定源於大氣的作用，在月球沒有空氣的月球上觀察太陽，應該不會出現這種現象。雖然陽光從真空中射入大氣層會出現折射，但是空氣的折射率為0.00029，是極小的，根據折射定律，入射角越小，折射效果越明顯，所以，只在太陽初升或落山時才有比較明顯的折射效果。其他情況，折射效果幾乎小到可以忽略不計。
初中物理上學過，空氣中看水中的物體豎向高度會變矮，水中看空氣中的物體豎向高度會拉長，水平寬度均不變。與之類似，按理説，太陽光從真空中穿過地球大氣，由於大氣層上方稀薄，下方濃密，太陽光的實際路徑是一個向下彎曲的曲線，由於水平方向大氣沒有濃度差，所以太陽光不會有水平方向的偏轉，也就是説太陽水平方向不會出現寬度變形。而豎直方向，類比水中觀察物體會拉長，我們在空氣中應該看到縱向變長的太陽，即一個長橢圓的太陽，為啥實際是扁橢圓呢？
其實，這就涉及到空氣折射率問題，太陽只有在水平面附近的時候才會出現明顯的折射現象。與水中觀察物體不同的是，當太陽剛升起的時候，雖然太陽上下端高度相差很小，但是，上下端的陽光折射效果相差較大。地球的大氣層是一個球面弧形，假設大氣層高度100千米，太陽的角直徑0.5度，地球直徑6400千米，大氣折射率0.00029。粗略計算可知，太陽頂端的光線約穿越800千米路程的大氣層，太陽底端的光線穿越約1200千米路程的大氣層，而且下端光線穿越濃密空氣的路程佔比更大，導致其折射率明顯增強。
扁太陽原理示意圖，圖中A代表實際太陽豎向直徑和位置，B代表視覺中太陽豎向直徑和位置
所以，雖然太陽上端光線經摺射後，會導致太陽上端視覺高度比實際高度略高一些，但是太陽下端光線的折射效果更明顯，導致太陽下端視覺高度比實際高度高的更多。也就是説，雖然太陽上端視覺上抬高了一點，但下端視覺上抬高更多，疊加來看，太陽的實際視覺高度還是變扁了，由於水平長度沒有折射效應，所以，早晨的太陽視覺上是一個扁橢圓。由於大氣的折射率極小， “扁太陽”現象只有太陽在地平面的短暫一會才比較明顯。另外，水汽越大，空氣折射率越大，扁太陽現象也越明顯，所以，理論上，海上的日出(水汽大)比沙漠中的日出“扁太陽”現象應該更常見。
蘇軾《石鐘山記》記敍一件事：他不滿於他人對石鐘山得名由來的説法，親自探究一番後才得出真相，文末感嘆“事不目見耳聞，而臆斷其有無，可乎？”
與之類似，本文的最大目的並不是就事論事，而是就事論道。通過這個事例説明，很多事情驗證起來並沒有想象中的難，與其人云亦云，勞神費心的參閲別人的觀點，不如把時間花在自己思考和研究上，只有自己去尋找，才能獲得真知，才能擁抱真正的智慧。
作者：多與，致力於整合跨界知識，分享智慧秘籍，助君“想的通透、活的明白、乾的不錯、過的舒坦”，會持續帶來原創、有價值的文章。這裏的風景不一樣！如果你喜歡，別忘“小手抖一抖，關注下再走”哦~