古代光學 2.
對大氣光現象的觀測
對於大氣光現象的觀測，是我國古代光學最有成就的領域之一，有任務明確、組織嚴密的官方觀測機構，積累了太陽的10種不同光氣等大量天象資料。
古代對視差與蒙氣差、虹、海市蜃樓等太陽的光氣現象多有研究，其中不乏有價值的光學史資料。
孔子到東方遊學，途中遇見兩個小孩在爭辯，便問他們爭辯的原因。其中一個小孩說：“我認為太陽剛升起來時離人近，而到中午時離人遠。”另一個小孩則認為：“太陽剛升起時離人遠，而到中午時離人近。”一個小孩說：“太陽剛升起時大得像一個車蓋，到了中午時小得像一個盤盂，這不是遠小近大的道理嗎？”另一個小孩說：“太陽剛出來時清涼而略帶寒意，到了中午時就
像把手伸進熱水裏一樣熱，這不是近熱遠涼的道理嗎？”孔子聽了兩個小孩的話，一時也不能判定他們誰對誰錯。著名的“兩小兒辯日”的故事，是戰國時期列禦寇所作《列子》
中的一篇文章。此書多取材於周秦時期的事實，所以我們可以相信這個故事發生在2000多年之前。其實，“兩小兒”提出了一個複雜的光學問題，它涉及光的折射、吸收、消光、視差以及一些生理上、心理上的問題。
對於“小兒辯日”問題，從西漢時期開始就有人進行研究，很多人都發表過意見。其中說得最全麵的大概算是晉代的文獻學家束晳，他很明確地提出：視距離的變化與視像變化，都是由於“人目之惑”，“物有惑心”與“形有亂目”。
應當說，這不但已經相當圓滿地解決了“小兒辯日”的問題，而且在大氣光學中有一定的普遍意義，可以說是我國古代光學上的一項成就。
對於這個問題，後來也還有不少議論，其中後秦精通天文術數的
薑岌又有新的創見，他用“地有遊氣以厭日光”去解釋晨昏的太陽色紅，中午的太陽色白。這實質上是一種大氣吸收與消光現象。
後來還有人提出“濁氛”、“煙氣”、“塵氛”等詞，都是指空氣中懸浮著的水氣、塵埃等微粒所構成的一種霧霾，認為這些是太陽顏色變紅的原因。
除了對視差的研究，古人對虹格外關注。我國在殷代甲骨文裏就把“虹”字形象地寫成了彎彎的杠的樣子。在周代的上半期，我國勞動人民已經有了這樣一條經驗：早晨太陽升起時，如西方出現了彩虹，天就要下雨了。
《詩經·蝃蝀》記載：“蝃蝀在東，莫之敢指。”“朝隮於西，崇朝其雨。”意思是說，一條彩虹出東方，沒人膽敢將它指。朝虹出現在西方，整個早晨都是蒙蒙雨。
戰國時期的《楚辭》，記載虹的顏色為“五色”。東漢文學家蔡
邕在《月令章句》一書中，也說到虹的生成條件及其位置規律。
他說：虹是生成於和太陽相對方向的雲氣之中，沒有雲就不會見到虹，但陰沉天氣也不會形成虹。這些說法，盡管是十分表麵的，但基本上是正確的。
先秦時期，還有人企圖以當時的陰陽哲學理論去解釋虹的生成。
《莊子》說道：“陽炙陰為虹。”在陰陽理論裏，太陽屬陽，水屬陰，把陽光照射水滴，說是“陽炙陰”，是能夠自圓其說的。當然，這並沒有說到色散的本質上來。不過也可以看到，古人對待科學問題具有獨特的思想方法。
至唐代，人們對於虹的認識就大大前進了一步。當時已經知道虹是太陽光照射雨滴而生成的。
唐代學者孔穎達寫的《禮記注疏》中，在《月令》“虹始見”條 目下就記載：“若雲薄漏日，日照雨滴則虹生。”這裏已粗略地揭示出虹的成因。
孔穎達的說法跟現代嚴密而完整的解釋相比，尚有較大的距離。但在1300多年前就能提出這樣的解釋，實在是足以自豪的。
還應特別提到的是，我們祖先非但最早對虹的成因做出了解釋，而且創造過一個“人造虹”的實驗。