为什么太阳的阳光照射在地球上不是平行的？

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为什么太阳的阳光照射在地球上不是平行的？当太阳在天空中可见并且你看到从它发出的阳光（或阳光）时，它们似乎会散开并散开。但如果阳光全部平行，为什么会这样呢？阳光是那些在我们的思想和记忆中留下不可磨灭痕迹的自然景观之一。无论是通过云层过滤阳光还是穿过森林中的树木，光线几乎都不会完全平行。相反，它们似乎会聚集在一些遥远的地方，当它们接近地球表面时，它们似乎彼此分开。但太阳距离更远，距离为9300万英里（1.5亿公里），光线应该看起来完全平行。那么他们为什么不呢？那就是“爱荷华州的困惑”想要知道的，问：我知道太阳距离地球很远，因此光子撞击地球的路径几乎是平行的。那么，为什么当我看到阳光透过不同的云密度产生（我假设）的“阳光”时，它们是否是径向的，它们的起源位于我们天空中太阳的明显位置？我立即喜欢这个问题，因为这需要几乎每个人都经历过的日常现象，并询问最简单的问题：为什么？在白天的任何时候，光线都会照射到你的眼睛，这是太阳本身直射阳光和来自各个方向的间接散射阳光的结合。当你有阴影和阳光的混合时，直射阳光非常突出。阳光本身-或者你可能想到的“阳光”-并不总是可见的。如果你想到一个典型的阳光灿烂的日子，整个天空似乎都会被照亮。没有任何阻挡太阳光线的东西，它们就像是完全平行一样撞击地球。与地球的直径相比，太阳既大又遥远：它是864,000英里，距离9300万英里。无论你在地球上的哪个地方，你都可能看到来自太阳的所有光线，从地球看到的直径只有半度，来自太空中的同一位置。来自太阳的光，至少就人眼来说，来自单一方向。如果地球是完全平坦的，那么无论你在哪里，太阳的光线都会在地球上任何地方（上图）的中午投射相同的阴影。但是如果地球的表面是弯曲的（底部），不同位置的阴影会在同一天投射出不同的阴影，这取决于太阳光线撞击所讨论物体的角度。通过测量地球表面两点之间的阴影角度差异，可以首次测量地球的大小。太阳大而远的事实使得它的光线彼此平行，即使它们在视觉上看不到也是如此。但是，你不需要直射阳光就可以看到一切。地球的大气层非常清晰，所有的阳光都可以直接向下传播到地球表面，也可以全方向散射。后一种效应就是为什么在阴天，阴天，你仍然可以看到东西;即使你看不到太阳，整个世界仍然被照亮。大气层散射太阳光以充分发挥周围环境的亮度。一旦被大气散射，光线就会向各个方向平分。我们在地球上所经历的是散射光的组合以及来自天体的直射光，如太阳。即使你看着你自己的阴影，你的身体阻挡阳光的直射，你仍然可以看到细节，颜色和光线照射在阴影背后的世界。这是散射阳光的影响。这也是为什么，在阳光灿烂的日子里，如果你看着你的影子，阴影区域可能比其他区域更暗，但它仍然被照亮。如果你在白天看自己的影子，你仍然可以看到地面上的一切，无论它是否在你的阴影中。同样，如果太阳落在云层后面，您仍然可以看到云遮挡阳光的位置。在阳光灿烂的日子里，只有一半以上的光照射到你身上，来自阳光直射;其余部分来自于从地球其他地方反射或重新辐射的光。无论你是在阳光下还是阴影中，白天的世界仍然被散射的光照亮。在日落或日出期间，太阳的位置清晰可见，通常位于云层后面。当阳光从这些云层后面冒出来时，由于地平线上的云层可能比你向你流出的阳光更远，所以它们似乎会展开而不是会聚。所以考虑到这一切，让我们回到阳光现象。为什么，当你把太阳落在云层之后，你有时会看到阳光照耀着整个陆地吗？是真的是因为不同的云密度，还是云中有真正的漏洞？此外，为什么阳光有时看起来彼此平行，而在其他时候，它们看起来像会聚回太阳？透过树木照射的阳光留下明确的光束形状，但来自四周的散射光使我们即使在最阴暗的地区也能看到特征和细节。你必须接受的第一件事是，即使在没有完全直射阳光的情况下，仍然会有来自各个方向的间接散射的阳光。对于那些经历过日全食的人来说，你可能会感到惊讶的是，即使它变得更暗，但它看起来并不像是夜晚。世界仍然显示出它的颜色;你仍然可以看到四面八方的里程;你可以在旁边的人和整个风景和天空中看到细节。白天散落的阳光总是在那里，很难避免。在这张照片中，俄勒冈州马德拉斯所见的日全食不仅导致了太阳的壮观景色，而且导致了整体道路上每个人的地平线。即使在月亮的阴影下，大约30公里外的散射阳光仍能照亮周围的环境，直至可以看到周围的细节和颜色。任何朝向你（或靠近你）的直射阳光都必须出现在透过你周围环境的散射阳光之上。直射阳光比散射的阳光更明亮，更强大，因此无论何时云或模糊的光线构成您视野的大部分，它都会在背景中突出。阳光来自云的间隙或非常薄的部分（或树木，或其他任何不透明的部分），其中阳光直射没有被有效阻挡。这种直射光看起来比它周围的每个地方都要亮，但只有当它在阴暗的背景下放松时才能给我们留下视觉印象。如果天空完全清晰，阳光将无处不在，因此根本不会令人印象深刻。但是在阴暗的背景下，阳光照射在另一个更暗淡的背景下的亮点。根据您相对于太阳的方向以及创建您正在观察的视觉场景的云/树，阳光的明显形状会发生很大变化。你可能会怀疑云是像棱镜或镜头，发散或折射光束并使它们散开。但事实并非如此;云本身在各个方向上均匀地吸收和重新发射光，这就是为什么它们不透明。只有在云层不能吸收大部分或全部光线的情况下，才能获得阳光效果。事实证明，这些射线实际上是我们可以测量的真正平行线，与太阳相距甚远。如果你发现一些阳光既不是朝向你，也不是远离你，而是垂直于你的视线，你会观察到完全平行的阳光。当阳光照射到您正在以横向角度观察的物体时，原点和阳光的终点处于相等的距离，射线的平行性质变得非常明显。只有当太阳在您正在寻找的天空区域中可见时，大多数阳光似乎会聚集到太阳。由于道路或铁轨似乎朝着消失点汇聚，阳光似乎会聚集在太阳的位置上：这些是真正的平行线，从一个特定的角度看。因为这些平行光线碰巧更接近你位于近端（而不是远端）的位置，所以它们总是会在远处会聚并在它们接近你时发散。原因很简单：太阳很远，阳光的起源点（来自云层或树木）比阳光的着陆点离你更远。阳光或阳光通常看起来有分歧，但这只是因为它们看起来到达的位置比它们看起来的位置更靠近你。实际上，它们都是从太阳发出的平行光线。它可能并不总是很明显，但这就是为什么光线呈现出如此熟悉的光束般的形状。事实上，光束的发散形状变得非常明显，光束实际上离你越近越近。你有一个光束的原因是因为周围阴影的视角，以及我们的眼睛能够在周围的相对黑暗的背景下挑选直射阳光的相对亮度。光线看起来具有发散形状的原因是因为透视，以及这些真正平行的光线比它们的原点更靠近我们的地方，回到云层的底部。太阳的光线确实是平行的，但除非它们与你垂直，否则它们似乎不会如此。当你看到平行线离开你时，这就是它的样子。
该话题由百家号作者天上的彩霞「简介:你要了解生存与生活的不同，从理想开始吧」整理发布。
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