鲁达 都护在燕然 萧关逢候骑 长河落日圆 大漠孤烟直 归雁入胡天 征蓬出汉塞 属国过居延 单车欲问边 | 王维 使至塞上 |
这是诗人王维在开元二十五年，以中央官吏的身份奉命去边疆慰问戍边将士途中写的著名诗篇《使至塞上》。
这一首诗中最精彩的句子是：“大漠孤烟直，长河落日圆。”它是由两组景象组成的画面。
第一组景象是，黄沙莽莽，无边无际。极目远眺，但见天边有一缕孤烟在升腾，那是烽烟。烽烟是边塞的典型景物，烽烟是边地报警或报平安的信号，夜举火，叫烽；白天烧狼粪，举烟，叫燧。从画面构图的角度说，在碧天黄沙之间，添上一柱白烟，“孤烟直”成为整个画面的中心，突出了边塞气氛。另一组景象是长河落日。时当傍晚，诗人望着蜿蜒的河道。落日低垂河面，河水闪着粼粼的波光。在大漠孤烟和长河的相伴之下，红日恍然坠落于长河之中，一幅宏伟的画卷就展示在我们的面前。一个“圆”字刻画出河上落日的景色特点，使整个画面更显得雄奇瑰丽。它把沙漠中的景象写得既凄凉又宏伟。这两句话写得确实很真实，它不仅文字很美，其中所包含一些科学知识描述得也很恰当。
为何白天烧狼粪？烽火台上的狼粪燃烧不完全，会产生大量的烟， 由于狼烟中相当一部分的烟雾颗粒直径比入射的阳光的波长大，在颗粒的表面反射时，反射光为白光，有些颗粒的直径可能比波长小，它散射蓝光，故呈现白中夹蓝的灰白色。因为狼烟是反射光线人才能看见，所以只能白天使用。
为什么会形成一个烟柱呢？在狼粪燃烧时，产生的热量把周围的空气烤热，并使之膨胀变得稀薄，空气密度变小，浮力增大，带着烟的热空气就会徐徐上升。热空气上升就是因为地球引力和空气的浮力两种力相互作用造成的。热空气的密度小于冷空气的密度，热空气就会受到一个向上的浮力，当浮力大于重力时热空气就会向上移动，形成上升气流。热空气上升后留下的空缺，冷空气就从四面八方不断地流过来补充……就这样周而复始，就形成了一股上升的气流，如果没有风就会形成一条白色的烟柱。
很多人对“长河落日圆”有不同的看法，他们认为，落山时的太阳不是圆的而是扁圆的。落日为什么是扁的呢？这是光的折射现象所造成的。
不少人都有这样的经验：把筷子斜插入一只盛水的杯子里，筷子看起来像被折成两段似的，这就是光的折射现象。光在密度大的物质中跑得慢，在密度小的物质中跑得快。水的密度比空气大，于是，光在水和空气的界面上传播速度突然改变，造成光线曲折。
那么在空气中光线会不会曲折呢？在一定条件下也会产生这样的现象。原来，由于地心引力的作用，空气的密度也不是均匀的。地球表面大气密度大，越往高处空气越稀薄，密度越小。太阳光在到达地面前，先要穿过大气层，阳光受到大气折射的作用，稍稍向下弯曲。由于地球表面和大气层都是弯曲的，接近地平线的太阳的光线穿过大气层时，它穿过的空气层距离增大，当光线穿过的空气层越厚，弯曲的程度越大，当太阳落山时，阳光斜着通过大气，太阳的下部边缘看来是在地平线上，如果太阳光不发生折射的话，那么太阳下部边缘实际上已经在地平线以下了。同时，太阳的上部边缘看来是在比没有折射时的实际位置也低一些。产生的折射已经可以使人明显地感觉到，落日的上端和下端光线曲折得不一样，看起来太阳就有些扁了。
这样一来，王维的“长河落日圆”似乎有些不正确了，这个结论下得还太早了。我们的眼睛在正常的情况下，对物体形象的判断有很高的准确度。但是在特殊的条件下，眼睛对物体形象常常会做出某种错误判断，这是一些生理和心理上的现象，称为“错觉”或“幻觉”。很多人都知道，人的衣着会引起身材长短的错觉，衣服上有横条纹可以令人产生矮胖的印象，人穿带竖条纹的衣服就显得瘦长。所以胖的人穿竖条纹的衣服可使人感觉不是太胖，瘦高个的人穿横条纹的衣服又可使人觉得较为丰满。
现在，我们再来看一看王维的诗句“大漠孤烟直，长河落日圆。”如果大漠的孤烟正好耸立在落日前面，这时被人们看扁了的落日在孤烟的衬托下又会变得圆起来了。
太阳是圆的，只不过是因为光线的折射我们看见它是扁圆的，在孤烟的衬托下，因为我们“视错觉”又被“拉”成圆形。王维观察到的落日的确是圆形的。“长河落日圆”并没有错。
来源：科普时报
作者：王恒 中国科技馆研究员
图源：视觉中国
编辑：毛梦囡
审核：王飞
终审：陈磊