第三章

3.1　會變化的地平線

如果你站在一望無垠的曠野之中，你會覺得自己仿佛位于一個圓的中心，你目所能及的這個大圓的邊緣就是地平線。你向這個邊緣走去，會覺得它在遠離你；它永遠都在那里，但你卻永遠無法抵達。

這既不是視覺上的錯覺，也不是你的幻覺，對于任何一個站在這個位置上的觀測者來說，地平線的位置給他們的感覺都是不一樣的。如果想要了解地平線的幾何關系，請看圖35。C點代表觀測者所在的位置，他的眼睛與地面的高度是CD，從圖中我們可以看出，這個觀測者目所能及的位置就是M點和N點。在M點和N點，觀測者的視線與地球表面相切，更遠的地方他就看不到了，因為這些地方都已處于他的視線以下。M點、N點以及圓周MEN上所有的點都是觀察者能夠看到的地球表面的邊界，也就是我們所說的地平線。觀測者覺得天地在地平線處相接，是因為他既看到了天上的物體，也看到了地面的物體。

你可能覺得圖35中并沒有真實的描繪出地平線的樣子，圖中的地平線比觀測者的位置要低，但在我們的實際經驗中，地平線似乎總是和我們的眼睛處于同一水平線。我們的位置變高了，地平線也隨之變高。但這實際上是一種錯覺。事實上，如圖35所示，地平線的位置始終是處于觀測者之下的。因為CN和CM兩條線與CK（CK是垂直于地球半徑的直線）所形成的角度非常小，所以如果沒有專業的儀器是無法檢測到的。

圖35　觀測者眼中的地平線

還有一件有趣的事情，也是視覺上的錯覺，不知道你注意過沒有。我們之前說過，當觀測者的位置變高的時候，他會覺得地平線隨之上升。如果觀測者坐在飛機上，飛機往上飛的時候，他會覺得地平線也在隨之往上升。但是當這位觀測者飛到足夠高的位置時，他又會覺得下面的地面仿佛都在地平線以下了。打個比方，大地仿佛變成了一個臉盆的底部，而地平線就是臉盆的邊緣。著名作家愛倫·坡曾在他的小說《漢斯·普法爾的非凡歷險記》中對這個現象有過生動的描述：

小說的主人公說：“最使我驚奇的是，在我的眼睛看來，地球竟成凹下去的了。我最初以為，當我慢慢升高時，一定能看出它的凸面來；我認真思考之后，才知道如何解釋這個現象。從我的氣球豎直引向地球的直線，仿佛成了直角三角形的一條直角邊，這直角三角形的底邊是從這條線跟地面的交點引到地平線的直線，斜邊是從地平線到氣球的那條線。但是，我所處的高度，如果與視野范圍相比的話，是非常小的，那即是說，剛才這個三角形的底邊和斜邊要比豎直的直角邊長很多，所以可以把這個三角形的斜邊和底邊看作兩條平行線。因此，每一個位于氣球下面的點，總是使人覺得低于地平線。這正是令人覺得地球表面仿佛呈現凹進去的原因所在。而這種情形會一直持續到當三角形的底邊和斜邊不能夠被認為是平行的時候才會消失。”

為了解釋這個現象，我們舉一個實際一些的例子，請看圖36。圖中有一列電線桿，假如你在地上，你的眼睛從b點開始觀察，那么，這一列電線桿的情形將如圖36②所示；如果你在電線桿上，你的眼睛從a點開始觀察，那么，這一列電線桿的情形將如圖37③所示。在這種情形中，你會覺得地面好像從地平線上升起來了一樣。

圖36　從不同位置望向電線桿看到的不同情形