眼速比光速快?人睁眼就能看到太阳,而太阳光抵达地球花8分钟

太阳离地球很远,以至于阳光照射到地球需要8分多钟的时间,但为什么我们一眨眼就能看到太阳?作为太阳系的中心天体,太阳光照耀着不同的行星、卫星和其他星体,而不同星体可接收到的阳光强度,则取决于它们和太阳之间的距离,即:星球上的阳光强度总是与两者之间距离值的平方成反比。

毋庸置疑,阳光对于所有地球生命而言都是至关重要的,它是许多生物进行光合作用的基本条件。地球的自转行为让我们的生活有了昼夜之分,而地球围绕太阳进行公转的转轴和太阳自转轴之间的23°27′夹角,则让我们所处的这个世界有了四季分明的色彩。光的传播速度很快,地球和太阳之间的距离很远,那为什么我们一睁眼就能看到太阳?

为什么我们睁眼就能看到太阳

简单来说,我们可以看到某种食物,不仅是因为我们的眼睛具备感知其存在的能力,同时也是因为这种被看到的事物客观存在。之所以我们可以一睁眼就看到太阳,首先是因为我们具备可以感知光线的器官眼睛,即便是我们闭上双眼也能觉察到所处环境中光线的明暗程度。

事实上,我们大脑所存储的知识大约有80%都是通过眼睛获取到的。正是眼睛将自己辨别到的信息,在转化为神经信号之后传递给了我们的大脑。而中枢神经系统中的重要组成部分就是视神经,从接受信息的视网膜到接收到信息的大脑视皮层,这个完整的路径便形成了所谓的视路。

人眼所看到的太阳,其实是眼睛通过屈光在将晶状体焦距被改变之后,所获取到的一个被缩小和倒立之后的实像。人眼可以最终演化成一个如此复杂灵巧的光学系统,其实跟漫长的自然进化过程,以及太阳的客观存在都有特别密切的关系。

眼里的阳光为什么不是实时的

的确,每天清晨醒来,我们睁眼感受到的第一个信息,就是周围环境中的阳光。阳光的存在不因为天气的变化而改变,只是我们能否直接在天空中看到太阳而已。众所周知,光的传播需要时间,而光线到底需要多久的时间才能被我们的眼睛看到,则主要取决于发出太阳光的太阳和我们所生活的地球之间的距离。

我们可以从地球围绕太阳运行的椭圆形轨道了解到,太阳和地球之间的距离并不是亘古不变的。并且,通过轨道上的近日点和远日点,我们知道了地球和太阳之间的最近距离和最远距离。我们一般将地心到日心之间的直线长度视为日地距离,所以,这个距离值一直也因为运行轨道的关系处于时刻变化的状态之中。

光在真空中拥有的传播速度大约为每秒30万公里左右,而日地距离大约在1.5亿公里左右波动。所以,我们计算出了太阳光要达到地球,大约需要耗时8分钟左右的时间。但是,我们睁开眼睛就能看到太阳,并不是说明了眼睛的速度竟然比光速更快,反而是体现了我们此刻通过眼睛感受到的光线、又或是头顶这片天空中的太阳所释放的阳光,并不是实时的,而是八分多钟之前的它们在此刻呈现。

眼里的阳光是否等同于太阳光

准确来说,太阳光就是源于太阳这颗恒星、涵盖了所有频谱的电磁辐射,而我们人眼看到的阳光则并不完全等同于太阳光。因为,我们肉眼可见的阳光已经被地球的大气层过滤,地平线之上的太阳其实不过是太阳辐射照射到地表的日光。通常情况下,只要没有云层的遮挡,我们都可以看到由辐射热和明亮光线构成的阳光。

简而言之,每个星球地表上所接收到的阳光强度,跟其是否具有大气层这样的结构有很大关联。比如,拥有异常浓厚的大气层的金星,便只能接收到太阳光的60%左右,其余的部分都被其大气层反射了;而土星上阳光的强度,就大约与我们地球上日落和日出时的亮度相当。并且,每个星球上表面照度的频谱范围,也会因为大气层的存在而影响太阳的高度,这便是为什么日出和日落的颜色主要由红光来主宰。

或许很多人都对太阳常数这个词并不是那么熟悉,正因为我们眼里的阳光并不等同于太阳光,所以,科学家们将每秒在日地平均距离(1.496x10^8km)上,单位面积(大气顶界垂直于太阳光线)所接收到的太阳辐射成为太阳常数。简而言之,对于太阳常数的测量并不是在地表进行,而是从地球的大气层之外与入射光存在的平面进行测量。

当然,太阳常数的值也会在一年的时间里出现大约1%微小波动,它包含了任意形式的太阳辐射,而不局限于可见光范围之内。之所以我们要对太阳发出的辐射如此关注,是因为我们星球上的天气和气候,不仅会受到地球大气、陆地和海洋之间的相互作用影响,同时还跟太阳辐射的入射量直接相关。

哪怕太阳能的量级变化仅有千分之一,但只要这样的变化持续足够的时间,便会对地球上的气候和生活在这个星球上的生物带来巨大影响。与此同时,我们还可以通过太阳光谱的变化,了解到太阳大气本身的演化,为太阳内部的运行机制提供重要推测信息。所以,不管是从我们人类的切身利益来说,还是对恒星太阳的演化了解而言,对太阳常数进行测量都是非常有必要的。

作者:石兰(抄袭必究)