奇异的影子

图10展现出一个奇怪的现象:人在太阳光中几乎没有影子。

但是这张照片拍摄的地点,并不在我们这里的纬度上,而是靠近赤道,并且时间是在太阳几乎垂直位于观察者头顶的时刻(即通常说的天顶)。

在我们这里的纬度上,太阳从来不会出现在天顶,我们不可能看到这样的画面。在我们这里,正午的太阳达到最高点是在6月22日,此时,太阳位于北回归线(北纬23.5°的纬线)所有区域的天顶上。半年后,即12月22日,太阳位于南回归线(南纬23.5°的纬线)所有区域的天顶上。这两条回归线之间的范围就是热带,正午的太阳一年会有两次出现在天顶,并且太阳在当地的照射刚好让所有的物体都没有影子,更为准确的说法是,这些物体的影子正好位于物体的正下方。

图10 几乎没有影子的人(拍摄于赤道附近)

而表现极地的图11却正好相反。这张图很神奇,具有很强的启示性。人不能一下投射出6个影子,画图者想以此来直观展示极地太阳的特殊性:人的影子在一天内的长度都是相同的。原因就在于在一天内,极地的太阳,并不是像在我们这里一样(运动时与地平线之间有个角度),而是几乎与地平线平行。但是,画图者的错误在于与人的身高相比,他把影子画得太短了。如果影子是图中所示的长度,那么太阳的高度约为40°,太阳在极地不可能达到这样的高度——在极地,太阳的高度无论如何都不会超过23.5°。我们可以轻易算出,在极地,最短的影子应该不小于其投影物体高度的2.3倍。

图11 在极地,影子的长度在一天内是不变的