颐和园十七孔桥“金光穿洞”背后的多重智慧

　　位于北京颐和园的十七孔桥，是制作于清乾隆年间的一座石桥。桥全长150米，宽8米，包括17个拱形桥洞。其对象向跨过昆明湖，两头别离毗连廓如亭和南湖岛，是颐和园内的最长桥梁。十七孔桥不只造型美妙，并且在每年冬至日的黄昏时分，会泛起“金光穿洞”的异景：观众站在桥的西北侧，可以看到金色的斜阳余晖逐渐“穿过”桥洞，如同在桥洞内点满明灯，似乎打开了时空穿越之门。十七孔桥的“金光穿洞”景观，与太阳高度角、太阳方位角、太阳光散射、桥体自己的制作艺术等身分亲近相干。

　　黄昏时分的太阳高度角，为“金光穿洞”提供了相宜的光泽高度。所谓太阳高度角，即太阳光入射偏向和方针地平面的夹角。研究表白，方针位置的太阳高度角与其所处的纬度、日期、时刻等身分亲近相干。在一年中，冬至日的太阳高度角最小。而在冬至日，太阳高度角跟着太阳的东升西落，泛起由小到大再到小的变革进程。在差异时刻段，十七孔桥处的太阳高度角近似值别离为：上午8时，4度；午时12时，27度，太阳高度角到达一天的最大值；黄昏16时，8度，阳光略高于湖水面，之后继承减小，直至阳光落到地平面以下。不难发明，在黄昏时分，正是太阳西落之时，太阳高度角很小，阳光照射偏向险些与湖面平行，有利于光泽直接照射到桥洞内壁上，进而发生“金光穿洞”的结果。

　　黄昏时分的太阳方位角，为“金光穿洞”提供了相宜的照射角度。所谓太阳方位角，即太阳照射方位在地面投影的角度。该角度以方针位置的正北方为起始偏向，以太阳的入射偏向为终止偏向，凭证顺时针偏向逐渐增大。研究表白，方针位置的太阳方位角亦与其所处的纬度、日期、时刻等身分亲近相干。十七孔桥所处纬度约为北纬40度，在冬至日的差异时刻段，太阳方位角近似值别离为：上午8时，125度，太阳位于桥的东南侧；午时12时，177度，太阳位于桥的南侧；黄昏16时，即“金光穿洞”产生时候，231度，太阳位于桥的西南侧。且从早到晚，太阳光泽与桥的夹角，泛起由小变大再变小的特点。

　　因为十七孔桥并非为完全对象向，而是东端略偏南、西端略偏北，这使得黄昏的阳光并非完全穿过桥洞，部门光泽照射到了每个桥洞的东侧内壁上。在该时段，观众站在桥的西北侧，一方面因为桥的否决，停止了阳光直射眼睛；另一方面观众视线朝东南偏向，可以看到桥洞东侧内壁的金光。跟着太阳继承向西相对行为，太阳方位角进一步增大，使得光泽与桥体夹角进一步减小。响应的，照射到桥洞东侧内壁的阳光量逐渐减小，进而形成阳光“穿”洞的视觉结果。

　　太阳光在氛围中的散射浸染，为“金光穿洞”提供了相宜的色彩来历。太阳光必要穿过大气层才气达到地面。时代，大气层对阳光具有散射浸染。即在大气中的气体分子、悬浮微粒浸染下，太阳光不能直线提高，而是四周八方分手射开，发生散射征象。太阳光为复色光，由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等7种单色光构成，其频率依次增大、波长依次减小。研究表白，波长越短的光，越轻易散射；大气层厚度越大，光泽越轻易散射。由上可知，黄昏的温度比白日低，大气层比白日更厚，阳光穿过厚厚的大气层达到地球外貌时，发生了很是明明的散射。

　　对付差异的单色光而言，青、蓝、紫等波长较短的光在大气中发生了散射，仅有红、橙、黄等波长较长的光达照射到桥体。快到日落时，上述照射到拱桥的单色光，其殽杂色泛起金黄色，使得桥体发生“金光穿洞”结果。而跟着温度的低落，阳光所需穿透的大气层厚度增进，橙、黄等单色光亦发生散射。到日落时分，照射到石拱桥的阳光则以赤色光为主，使得桥洞泛起赤色结果。相同光照结果，可见唐代墨客白居易的《登阊门闲望》：“阊闾城碧铺秋草，鸟鹊桥红带落日”。

　　十七孔桥的制作艺术，为“金光穿洞”提供了极佳的光泽载体。从立面看，石拱桥由桥面、拱圈、桥墩等部门构成。个中，桥面为优雅的抛物线形，如同湖面上的一道美妙曲线，泛起长虹卧波的视觉结果。十七个拱圈呈对称漫衍，洞口尺寸由中间向双方称逐渐减小，发生极强的韵律感。各拱圈通过石块的堆叠，发生侧向挤压力，不只有力地支撑桥面传来的重量，并将该重量转达给桥墩，并且圆弧状的拱洞发生柔和圆润之感，凸显拱圈的曲线之美。硕大的方形桥墩与精美的弧形拱圈调和一体，形成力与美的奇妙融合。不只云云，桥体为实，桥洞为虚，金色的光线穿过桥洞，照射在内壁上，增加了桥体如梦如幻的意境，凸显出十七孔桥的构筑之美。

　　综上可知，颐和园十七孔桥“金光穿洞”的异景，是古代工匠的神来之笔，是天文地理常识与营园造桥艺术的美满团结。