详解北极地区的日不落奇观（二）

2015-09-13 21:24阅读：

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详解北极地区的日不落奇观（二）
在上篇我们简要分析了三个方面的日不落概况，本篇我们从太阳在极地上的升、降、动、转四个现象进一步分析，从三个方面澄清她的真和假，将我们从一个'转'的乱象和迷惑中解脱出来。

一、关于太阳在极地的升和降
我们平时在内地习惯了的每天感到太阳都东升西落，主要是我们在内地随地球的自传平面也与之一起平行转动的缘故。不论你居住在哪个纬度线上都同样与地球自传平行于一个平面。加之都习惯面向太阳以侧身为标志，这就自然给你在眼前产生了她的东升西落。而来到北极圈或北极点，便都近似或干脆（如在极点上）与原来看太阳的角度转而成了90度角，从根本上把地球自传的平面踩在脚下，这就导致你看太阳由原来在内地上的升降圆周轨迹变为在极地'踩'在脚下的平面圆周轨迹
。于是原先所看到的立体半圈的“升和降”被隐藏在一个沿天

边作360度圆圈的转动中。而这个隐藏又恰恰与你身处地球自传圆心的脚下乱动交叉迷惑，这样就极容易产生太阳不动的错觉。
还有一种现象是太阳“升起”后时间不长即又落下然后再升起。这是一种更为极易迷惑人的现象。主要原因是你的观察点较为临近实际的极昼纬度线所产生的迷惑混乱。例如：假设以3.21日24点太阳光线越过北极那个'极”点开始进入极昼，第二天24点，极昼覆盖面积才达到以“极”点为中心的周边25公里左右。也就是纬度线不会低于大约89.75度以外。这时太阳高度角为离开地平线0.25度刚刚升起的样子（本来这就是极昼当天的最低，没有再往下落的概念）。但试想，若此时你在85.75度纬线上，以23:30分观察会是什么情况呢？可以肯定的说：混乱和误解就发生这时候。因为在你的位置上，这时候太阳还会在地平线以上大约5度的地方。
在极地特殊的地域、环境和心理下，本来脚下就是在离北极点4.25度也就是近470公里的地方，此时很难辨别方向甚至压根就没这个概念，或许就会认为此时太阳是刚刚升起。因为红红的亮亮的就在天边。可殊不知，此时的太阳却是正要落下地平线的那一刻。具体情况是：再过22分钟也就是夜间11:52分太阳她就会落下地平线，然而仅在地下“休息”16分钟后就会又重新升上来。
奥妙就在两天的前后过度上，两个位置点相差仅4纬度即16分钟的时间，岂不混绕！
这现象听着很乱乎但仔细想想道理却很简单，这和你在内地看到太阳不过还有一竿子高就要落山，然后要再等一晚上才能升起来本质上是一个道理，只是当时你所在的位置离极昼边界很近，但又不具备真正意义上的极昼条件才会有这点短暂的落日现象。是这种几乎就要极昼和不远的那边已是真正的极昼在时间上缠绕在一起迷惑了我们。这就是太阳的刚刚“升”起，一会又落下稍停再升起的奥妙。或许就是有人把捕捉到的这种奇观，在不轻易间给身边的人一说便形成口口相传，从而增加了她的神秘感。
至于我们从北极点上极小范围看到，太阳在长达半年之中而且仅有一次的那种高低升降，给我们的视觉运动轨迹最高也才仅有离地平线以上不足24度 (即三两丈高)，而这种升降并不是我们平时意义上说的那种太阳在内陆东升西落的升降。那是地球绕太阳公转渐进而在'极地'产生特殊偏角而演生的高低升降。它这个高低实际上和太阳高度角光线在地球赤道两边的演变是'同宗同族'，只是一种现象在两个地域上的演化反映，一个是光线地面上的移动距离，一个是太阳本身在空间相对地球而在极地地平线上反映的高度。
换言之就是：这种'高低升降' 与太阳在内地那种每天的东升西落而反映的高度有着本质意义上的不同。两者根本不是一码事。
纵观北极上的一切奇观和迷惑，固然地理意义上特殊的方位是乱我们阵脚的主要原因，但还有自身的某些原因也容易造成我们迷惑的因素。去北极旅游也好考察也罢，几乎都是来去匆匆哪有闲庭信步？在极地逗留的时间及其有限，再者在那往往是极其有限的宝贵时间里，又有谁能想到或舍得花一定时间岿然不动的观察太阳运动轨迹？当然有一点是可以肯定的，那就是如果你舍得在某个时间面对太阳站着原地不动的话，我担保你6个小时后太阳依然会出现在你的右肩方向。当然，去那里考察的学者和科学家们，他们是心里明白，却常以其更重要的核心科考任务为主而一般情况下无需分辨，而我们一般人是心里糊涂却还懒得思考，更是常以旅游中的走马观花为主，心里本来就不明白或仅半明白，还反倒不善分辨，最后只能是稀里糊涂的瞎子摸象。

二、关于太阳在极地的动和转
上面说到太阳在内地由你原来看到的每天东升西降作半块圆周的运动轨迹，变为在极地你'踩'在脚下的整个平面圆的全周运动轨迹。于是原先所看到的半圈的“升和降”被隐藏在一个沿天边作360度圆的转动中，似乎仅是方向变换？但问题远非就这么简单，至关又至关重要的是：这一方向上的变化直接导致了太阳视运动轨迹，不但由我们原来看到的立体圆弧状变为隐藏在天边的平面圆周运动之内，，而且还给我们的视觉度量在概念上随之也发生了极大改变。原先在内陆，我们是处在与地球自传轨道平面相平行的转动中，用自己在球面上随地球转动的弧度对照太阳升降速度的快慢，换言之是一种被动的圆弧玄线长度对以太阳为圆心的关系，反向反映在对太阳观察到的视运动速度是快的，一小时便可以观察到在地球上是15度角的变化。且这个变化量固定不变不以我们自己的意志为转移。而在'极地'这一制约却会发生根本的改变，因为人在极地处在与地球自传轴近似或干脆就是同一圆心的位置上,. 自己的中心成为主动一面，太阳的运动速度反倒成了被动的一面。
她制约不了你对她视线角度在脚下随意乱动的变化，你脚下'动'之毫厘，可想太阳就要按你的视线在天边'奔跑'何止千里！，由此可知，是太阳在天边运动的弧度长度对你产生视觉上的快慢。试想：你可以不费吹灰之力在原地打个转儿就是1—360度，太阳纵有天大的本领，她能跟上你脚下变动的角度对应在天边产生的距离吗？这和你在地面上看高空飞机的飞行速度总看它非常慢是同样的道理。也就是说：在远距离中观察弧度与角度的关系是: 距离越远反差越大。角度跟上弧度的变化很容易，但弧度要想跟上角度的变化几乎根本是不可能的。
由此可知，你在内地可以是该干嘛干嘛般的自由，愿打滚、撒欢也不要紧，只要一定时间内你不做特殊的距离机动，你在地面的位置相对看太阳，在天空的大圆上其角度的变化总是每小时15度向西运动。但在'极地'你却要老老实实的站着一小时纹丝不动才能办到。按说难度也不是多么困难
，但问题是在那种探险环境里，极少有机会能叫你去留意那样做，只是人云亦云的被人们说成太阳在极地不落而僵化了。况且就上下运动的轨迹上看，她的确是看上去是不动的，至于那平面方向上的圆周视运动自然也就被自己迷惑成不动了。至此一语道破天机：太阳不动的魔术原来就在我们自己手里，原来是我们自己迷惑了自己而已。这就是我们一般人说的太阳在天边不动的原因。

三、升降动转背后的真相
北京正东约85公里处是我国标准计时的地球东经120度经线穿过之地，左转沿此线向北行走5550公里便来到通向全球各地的交叉口——北极(点)。
这里就是地球上发生日不落奇妙现象的地方。往北不要小看这区区万巴里地，要想到达那个地方，不要说古人过去仅就是近百余年前也还还没有人去过。即使今天也要历尽艰辛。假如后半程不借助机动工具就更是要经历生死攸关。现实中的北极远非我们想象的那么浪漫。8300米深的北冰洋北一片漂浮不定的厚厚冰层覆盖着，冰天雪地茫茫一片，真正的感受可以用八个字概括，即: 神圣而苍凉，壮观而迷惑。不由你不在心底生出'遥在天边地至尽头' 的感慨！
客观表述太阳在极昼地区上空全程的周日视运动轨迹，主要包括从三个方面、四种现象辨析，经过一番去伪存真最后即可得出它的'真假'。即从 '纵向、横向和混合' 三方面分析，从升、降、动、转四种情形相互间魔术般的演变去解析她的真相，经过前面一系列辨别，我们即可得出如下结论：
1、极昼现象是一个由(极地) 点到圆面的先拓展后收缩过程。掐头去尾可以概略的认为 : 以极点为圆心，在方圆200华里内看，太阳离开地平线一定高度且沿天边旋转终日不落，其天数为三个月又2天；其中以太阳擦边溜着地平线沿天边终日旋转为标准，则天数为四天。共计186天。
2、太阳在内地的东升西落运动轨迹，在极地已被在天边作平面的圆周运动所代替，本质不变且视野展露可以扩大到整个360度范围。其原因是由内地对她的侧面观察变为在极地的对她向远向下的平面观察所致。
3、造成太阳在极地（尤其靠近极点）给人的视觉往往是不转不动的原因是: 在内地是人们随地球的转动弧度反衬太阳的运动速度，是在不经意间的主动中感到的快的反映; 而在极地是以地球轴心转动速度去衡量太阳在弧度上的运动速度，是在一种特别不经意间感到被动的慢的反映。
而需要的那种'特别轻意' (例如需要较长时间的站立) 又往往难以留心做到，所以常误以为太阳不动。
4、在极地能够真正覆盖的极昼圈内任何一点上任何一天看太阳，其在地平线以上最高至近23.5度处之间的所谓'升降'，是极其缓慢的微量累积。所谓'升降/日' 轨迹变化是看不到的。因为，与在内地大约一个半小时即可看到太阳升高23.5度相比，在极地则需大约3个月又三天亦即2232个小时，大约为内地升降速度的 7/10000。这就是说同样的地球绕太阳转动，相同的视运动轨迹高度，但一个是绕太阳自转的反映，另一个则是绕太阳公转的反映。
5、在整个极昼时间内，太阳离开地平线升降的最大23.5度高固然也是'高'的视觉, 但究其本质它不是我们心中平常意义上的那种升'高'，因此，某种意义上可以定它为'假高'。它只是黄赤交角在极地特殊地域上的演化形式，与太阳光线在赤道南北23.5度间往返属 '同宗同源'，只不过一个是太阳在赤道地面上作的光线移动，一个是她本身在极地上空对地球给人以视觉的角度变化。

至于某些时候某些情况下极容易使人产生太阳会从'西边'升起的的现象，那是在你处在极地的某一个纬度上看，而那个纬度仅是接近极昼但还不是极昼的情况下产生的现象。接近的幅度在极昼到来之前20—30天之间最为显著。因为白昼每天增长一分钟，换言之就是你所在的地方按当时说夜间的时间仅就20或30分钟，以每天0时为界，两边各占一半。10--15分钟0前落下，又在0后10--15分钟升起，也就是说20--30分钟的瞬间降下又升起才最具观赏性，否则隔几小时或半宿一宿的再升起，不就和在内地我们的概念一样了吗，那样还怎么有迷惑和奇观产生？！
再者从地理意义上也可以说明，只要你离极昼到来之前的5--10个纬度之间观察，现象的本质也是一样的。因为地理意义上一纬度=4分钟，你距离已经是极昼的那条线还有几度就有几个四分钟的夜间。在5度距离上等日出就是20分钟，在10度距离上等日出就是40分钟。即使是再宽限到15个纬度，至多太阳在一小时再升起来也还有一定观赏意义，否则价值就不大了。
产生太阳'西'边落下又很快'西'边升起的错觉，显然你是与在内地长年累月形成的概念混淆了，总下意识认为落下的地方就是西边，其实在极地和当地这两个前提下看来，真正的西边早已经过去，当观察到太阳落下又很快升起的时候必定是午夜0点前后，已经是地球人当地的正北方了。之所以此时她在地面落下又升起，回想他一天360度的整个圆周轨迹呈南高北地低的倾斜状，那是你身处离开北极点中心一定距离的缘故。你的偏心造成了太阳一天圆周运动轨迹的倾斜。
（请续看下篇: 详解北极地区的日不落奇观（三））
博文（原创）: 方钢
2015年7月24日于石家庄

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