頤和園十七孔橋之金光穿洞知識(shí)解析

緘

十七孔橋是皇家園林頤和園中最大的石橋，建于清乾隆十五年，即1750年，橋長150米。橋正中的大孔，從橋兩端數(shù)都是第“9”個(gè)孔，而“9”被稱為極陽數(shù)，是過去封建帝王最喜歡的吉利數(shù)字，所以將橋建成十七孔。當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)者在建造橋時(shí)利用了天文地理知識(shí)，當(dāng)太陽在冬至前后下午最低點(diǎn)照射石橋時(shí)，陽光會(huì)貫穿照亮所有橋洞，呈現(xiàn)“金光穿洞”的奇觀，這也是設(shè)計(jì)者的神來之筆。 坐落在北京西北郊的頤和園是著名的清朝皇家園林，它以萬壽山為依托，參照杭州西湖修建的昆明湖為主要景色，薈萃了十七孔橋、銅牛、石舫、佛香閣、銅亭、蘇州街等眾多景觀。最近幾年，頤和園十七孔橋的“金光穿洞”景觀突然火了起來，每當(dāng)十七孔橋出現(xiàn)“金光穿洞”奇觀的時(shí)候，總會(huì)吸引大批的攝影愛好者和游客扎堆拍照，”景觀只是在一年之中唯一的冬至季節(jié)前后、落日前大約1~2 小時(shí)15 分鐘時(shí)段內(nèi)出現(xiàn)（介于金光穿洞的“起始點(diǎn)”和“結(jié)束點(diǎn)”之間，詳見本文第3 部分），并且人只有在橋的西北方向往東南方向觀察、拍攝才能獲得最佳的“金光穿洞”觀感和照片。要解釋清楚上述問題，需要一點(diǎn)簡單的天文、地理和物理學(xué)知識(shí)。 眾所周知，地球不停地以24 小時(shí)為周期繞地軸自轉(zhuǎn)、同時(shí)以365 天(均為大約)為周期繞太陽公轉(zhuǎn)，如圖2 所示。同時(shí)，由于地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的過程中地軸永遠(yuǎn)指向北極星，因此赤道平面與地球公轉(zhuǎn)軌道平面(也稱黃道平面)存在23 度26 分的夾角(黃赤交角) 顯然在地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的過程中，太陽光線直射至地球的地區(qū)(線)并不總是赤道，而是隨著地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)，太陽光線直射至地球的地區(qū)(線)有時(shí)偏北有時(shí)偏南，太陽光線能夠直射至北半球最北的線稱為北回歸線，太陽光線能夠直射至南半球最南的線稱為南回歸線，南、北回歸線的緯度分別為南緯和北緯23 度26 分(與黃赤交角相等)。一年之中太陽在地球上的直射點(diǎn)將在南、北回歸線之間回歸變化，由此也形成了地球上南、北半球不同的四季更迭(主要指中緯度地區(qū)的四季更迭，在赤道附近主要表現(xiàn)為四季不分明的熱帶氣候，而在兩極圈內(nèi)主要體現(xiàn)為半年極晝或半年極夜現(xiàn)象， 如果將地球作為固定不動(dòng)的參考坐標(biāo)系，則一年四季中太陽對(duì)地球的直射光線如圖所示，其中位于北回歸線上方的黑色小圓圈為北京地區(qū)所在的北緯40 度。顯然一年中太陽直射時(shí)(正午)太陽都在北京上空偏南的方向，在夏季正午我們還能感覺到太陽基本當(dāng)頭照，而在冬季正午太陽則在偏南方向比較低的空中。冬至?xí)r太陽直射南回歸線，這是一年之中北京地區(qū)感到太陽最偏南、在空中高度最低的時(shí)間，因此冬至?xí)r北京西下的落日點(diǎn)也是最偏南的。 頤和園十七孔橋“金光穿洞”現(xiàn)象與不同季節(jié)的日落和日出方向密切相關(guān)。由圖在春分和秋分日(兩分日)由于太陽直射赤道，全球均為正東日出、正西日落( 兩極圈內(nèi)除外，下同)；在兩分與夏至期間全球均為東北方日出、西北方日落；在兩分與冬至期間全球均為東南方日出、西南方日落。北京地區(qū)(北緯40 度)日出日落規(guī)律如圖5 所示，反映了上述由圖4推測(cè)的日出日落規(guī)律?？梢姸寥毡本┤粘鲎钇珫|南、日落最偏西南，此時(shí)日落、日出光線與十七孔橋方位的關(guān)系參見圖6(紅色為日落光線，黃色為日出光線)，其中十七孔橋的方位為東偏南21.3 度，冬至日日出光線的方位為東偏南31.7 度、冬至日日落光線的方位為西偏南31.7 度，因此冬至日日落光線(紅色)與十七孔橋的夾角最大，約為31.7+21.3=53 度，由于橋洞足夠大而橋?qū)捰邢蓿章涔饩€能夠貫穿整個(gè)橋洞并照亮橋洞的東側(cè)壁面，此時(shí)南湖島東南角就成為觀賞和拍攝“金光穿洞”的最佳位置之一。冬至之后昆明湖面會(huì)逐步結(jié)冰(具體結(jié)冰時(shí)間視年份有所不同)，此時(shí)上到冰面(頤和園常年開放冬季冰場(chǎng))拍攝將比在南湖島東南角獲得更多的拍攝選擇和更佳的拍攝效果。圖6 中冬至日的日出光線(黃色)與橋的夾角約為31.7-21.3=10.4 度，幾乎與十七孔橋平行，光線無法穿過橋洞形成“金光穿洞”現(xiàn)象。 另外由圖5 所示，可見夏至日北京日出最偏東北、日落最偏西北。夏至日的日出、日落光線與十七孔橋的方位關(guān)系參見圖7 所示，其中紅色代表日落光線、黃色代表日出光線，可見日出光線與十七孔橋的角度也達(dá)到最大，約為31.7+21.3=53 度，因此夏至日日出時(shí)也會(huì)出現(xiàn)“金光穿洞”景象，此時(shí)的最佳拍攝位置是在十七孔橋南側(cè)、昆明湖東南岸，拍攝方向是向西北方向拍攝(參見圖7 白色箭頭)。圖7 中夏至日日落光線(紅色)則與十七孔橋基本平行(日落光線與橋的夾角約為10.4 度)，將不能形成“金光穿洞”景象。 出現(xiàn)“金光穿洞”效果另一個(gè)重要因素是：日出和日落時(shí)太陽光線將穿過很厚的大氣層，由于日光中波長較短的紫、藍(lán)、青等光線穿過厚大氣層容易發(fā)生散射，而波長較長的紅、橙、黃光具有較強(qiáng)的透射能力，從而體現(xiàn)出以紅、橙、黃光為主的光影效果。 然而人們很少能夠看見夏至?xí)r分拍攝的“金光穿洞”照片，其中的原因之一是夏至?xí)r日出很早，大約為凌晨4:30，這比頤和園夏季開門時(shí)間6:30 早了約2個(gè)小時(shí)，因此夏至日的“金光穿洞”幾乎不為人知。實(shí)際也是可以形成此景。 金光穿洞”的持續(xù)時(shí)間，我們根據(jù)十七孔橋橋?qū)?6.6 米)，橋墩高度(2.5 米)、拱洞的凈跨(中間8.5 米、兩側(cè)4.5 米)①和昆明湖平均水深位(1.5米)，建立了簡化的模型，得到了“金光穿洞”時(shí)太陽光和十七孔橋方位與橋孔的角度關(guān)系。 先對(duì)冬至日的“金光穿洞”時(shí)間進(jìn)行分析。由于最小拱洞的高度和寬度都最小，光線開始穿過拱洞直到后來完全不能穿過拱洞都以最小拱洞來分析。日落過程中當(dāng)光線開始穿過最小拱洞時(shí)（稱為“起始點(diǎn)”）光線對(duì)其他大拱洞也都能穿過，此時(shí)“金光穿洞”開始；當(dāng)光線不能從最小拱洞穿過時(shí)（稱為“結(jié)束點(diǎn)”），“金光穿洞”結(jié)束（盡管此后其他大拱洞仍有光線穿過）?！捌鹗键c(diǎn)”的光線特點(diǎn)是：最小拱洞東側(cè)壁面上光線與水面形成銳角且光線與拱洞東北棱角與水面的交點(diǎn)相交，如圖10 所示?！敖Y(jié)束點(diǎn)”的光線特點(diǎn)是：光線完全收入最小拱洞，且光線與最小拱洞東北棱角基本平行（拱頂附近除外）， 冬至日“金光穿洞”的持續(xù)時(shí)間約為2 小時(shí)15 分鐘值得指出的是，由于最小拱洞的寬度限制，自“結(jié)束點(diǎn)”至完全日落之間光線都不能穿過最小拱洞，且隨著日期距離冬至日越遠(yuǎn)，不能穿過的小拱洞數(shù)目越多，直至所有拱洞都不能被光線穿過，即在非冬至日上述“穿洞”持續(xù)時(shí)間將逐一縮短（起始點(diǎn)時(shí)間延后、結(jié)束點(diǎn)時(shí)間提前）。實(shí)際上在冬至日前后約1 個(gè)月的時(shí)間內(nèi)即可觀察到全部橋洞的“金光穿洞”現(xiàn)象，只是這時(shí)“穿洞”的持續(xù)時(shí)間比冬至日相對(duì)較短罷了。 初次知道有這個(gè)美景源于一位攝影老哥照片的分享，最初的理論支撐以為是水面光的反射和折射，美景不常有，在追逐美的過程中慢慢學(xué)會(huì)了了解背后的故事，原理，知道不一定有用，但一定會(huì)讓人變得有內(nèi)涵，至少和人家交流時(shí)不至于憨憨的無言以對(duì)，正常的交流一定會(huì)讓人有趣，現(xiàn)在社會(huì)知識(shí)的汲取途徑越來越廣泛，行走中積累，寫出來普及，希望看到的你有所得。

亚拍区欧拍区自拍区|日本强奸久久天堂色网站|午夜羞羞福利视频|你懂得福利影院|国产超级Avav无码成人|超碰免费人人成人色综合|欧美岛国一二三区|黄片欧美亚洲第一|人妻精品免费成人片在线|免费黄色片不日本

頤和園十七孔橋之金光穿洞知識(shí)解析

緘