第三章

3.1　会变化的地平线

如果你站在一望无垠的旷野之中，你会觉得自己仿佛位于一个圆的中心，你目所能及的这个大圆的边缘就是地平线。你向这个边缘走去，会觉得它在远离你；它永远都在那里，但你却永远无法抵达。

这既不是视觉上的错觉，也不是你的幻觉，对于任何一个站在这个位置上的观测者来说，地平线的位置给他们的感觉都是不一样的。如果想要了解地平线的几何关系，请看图35。C点代表观测者所在的位置，他的眼睛与地面的高度是CD，从图中我们可以看出，这个观测者目所能及的位置就是M点和N点。在M点和N点，观测者的视线与地球表面相切，更远的地方他就看不到了，因为这些地方都已处于他的视线以下。M点、N点以及圆周MEN上所有的点都是观察者能够看到的地球表面的边界，也就是我们所说的地平线。观测者觉得天地在地平线处相接，是因为他既看到了天上的物体，也看到了地面的物体。

你可能觉得图35中并没有真实的描绘出地平线的样子，图中的地平线比观测者的位置要低，但在我们的实际经验中，地平线似乎总是和我们的眼睛处于同一水平线。我们的位置变高了，地平线也随之变高。但这实际上是一种错觉。事实上，如图35所示，地平线的位置始终是处于观测者之下的。因为CN和CM两条线与CK（CK是垂直于地球半径的直线）所形成的角度非常小，所以如果没有专业的仪器是无法检测到的。

图35　观测者眼中的地平线

还有一件有趣的事情，也是视觉上的错觉，不知道你注意过没有。我们之前说过，当观测者的位置变高的时候，他会觉得地平线随之上升。如果观测者坐在飞机上，飞机往上飞的时候，他会觉得地平线也在随之往上升。但是当这位观测者飞到足够高的位置时，他又会觉得下面的地面仿佛都在地平线以下了。打个比方，大地仿佛变成了一个脸盆的底部，而地平线就是脸盆的边缘。著名作家爱伦·坡曾在他的小说《汉斯·普法尔的非凡历险记》中对这个现象有过生动的描述：

小说的主人公说：“最使我惊奇的是，在我的眼睛看来，地球竟成凹下去的了。我最初以为，当我慢慢升高时，一定能看出它的凸面来；我认真思考之后，才知道如何解释这个现象。从我的气球竖直引向地球的直线，仿佛成了直角三角形的一条直角边，这直角三角形的底边是从这条线跟地面的交点引到地平线的直线，斜边是从地平线到气球的那条线。但是，我所处的高度，如果与视野范围相比的话，是非常小的，那即是说，刚才这个三角形的底边和斜边要比竖直的直角边长很多，所以可以把这个三角形的斜边和底边看作两条平行线。因此，每一个位于气球下面的点，总是使人觉得低于地平线。这正是令人觉得地球表面仿佛呈现凹进去的原因所在。而这种情形会一直持续到当三角形的底边和斜边不能够被认为是平行的时候才会消失。”

为了解释这个现象，我们举一个实际一些的例子，请看图36。图中有一列电线杆，假如你在地上，你的眼睛从b点开始观察，那么，这一列电线杆的情形将如图36②所示；如果你在电线杆上，你的眼睛从a点开始观察，那么，这一列电线杆的情形将如图37③所示。在这种情形中，你会觉得地面好像从地平线上升起来了一样。

图36　从不同位置望向电线杆看到的不同情形