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毫无疑问,太阳是我们生活中最为常见、也最为重要的自然物体之一。它不仅是生命能源的来源、同时也是一种美妙的自然景观。但是,对于太阳这一现象,人类对它的理解还是非常有限的。例如,在地表能够看到太阳的极限究竟在哪里,我们又了解多少呢?
众所周知,太阳在天空中消失时,与地面之间的夹角并不是 0 度,而是一定角度。这一角度称为“太阳位移”,它的大小取决于观察地点的纬度和时间。一般来说,太阳位移的最大值出现在南北回归线以北或以南的地方。也就是在这些地方,当太阳处于日落后,视线仍能够刚好观测到太阳本身的位置,这个角度就是我们所说的“极限”。至于在赤道和两极,因为太阳有较大的日常运动,地表上看到太阳的位置会变化得更加频繁。
随着观察点距离南北极的距离越来越近,地表上能够看到地平线以下的太阳也就越多。在赤道,太阳位移最少,因此在这里很难看到太阳超出地平线。反之,在两极附近,太阳位移最大,因此春秋两季太阳处于升起或落下时,地表上能够看到超过0.5度的太阳。在极端的情况下,例如在北极附近的某些地区,太阳曾经出现在地平线以上约12度的位置!
太阳位移的变化与地球自转和公转有关。地球自转轴与公转轴之间的夹角称为倾角,地球太阳系模型中的公转平面称为黄道面。地球和黄道面的交点是春分点和秋分点,季节的变化是因为地球绕着太阳公转时,自转轴同黄道面的法线始终保持一个夹角,所以太阳每年的日出日落时间也会发生相应的变化。
我们在地球上观察到的太阳,主要是太阳的可见光谱范围内的辐射。这些辐射主要来自于太阳的表层区域,其温度约为5,500℃。这个温度并不高,但是太阳辐射的强度非常大,晴天时甚至能让我们感受到它的炽烈。此外,太阳还会发出质子、中子、电子等粒子的高能辐射,但这些辐射对我们的光感并没有太大影响。
揭开我们能在地表看到太阳的极限有多远的谜团,得出的结论是在北极附近的某些地方,曾经看到太阳在地平线以上约12度的位置,而在赤道,很难看到太阳超出地平线。同时,太阳位移的变化与地球自转和公转的关系密切相关。太阳在地球上所发出的辐射主要是太阳的表层区域辐射的可见光谱范围内的能量,而其中还存在许多高能粒子的辐射。