现实中的地理题——颐和园“金光穿洞”

正文

每逢冬至前后，北京颐和园十七孔桥便会上演“金光穿洞”的自然奇观。

十七孔桥为西北—东南走向，桥身宽8米，桥洞最高达7米，阳光覆盖面积大。如果要大面积照亮桥洞，只有在阳光光线与之垂直的方向才可，即太阳必须从东北方或西南方射入（日出东北的情况主要在夏半年，受地形地势和观赏角度等影响，“金光穿洞”景观并不壮观）。

冬至日的日落时分，太阳方位在西南，太阳高度角较小，为斜射角度，照射面较大，再加上昆明湖对太阳光的反射，使得长150米、由十七个桥洞组成的“金光穿洞”蔚为壮观。

此外，每年冬至前后的正午，北京故宫乾清宫“正大光明”匾和下面的五条金龙，会被地面金砖反射的阳光依次点亮。

故宫古建筑屋檐起翘的斜度一般在26°—30°之间，这个角度约等于北京冬至日正午太阳高度角（北京纬度大致在40°N附近，其冬至日正午太阳高度约为27.5°），从而可使夏日阳光经屋檐的阻挡，仅照射在门口（夏凉），而冬日阳光可以照射到宫殿深处（冬暖）。

冬至节气，太阳光可以深入殿内，照射到金砖之上。在正午前，太阳位于东南方（近乎正南），阳光的照射方向为西北，经地面“金砖”的镜面反射而点亮“明”字及西边的龙。随着太阳位置向西（南）移动，阳光的照射方向由西北向东北移动，依次点亮了其余字眼及其下方的龙。