每年冬至当天,故宫乾清宫都会出现这种奇特景象,这是如何形成的?

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01故宫博物院乾清宫在冬至前后正午时分出现奇特景象,阳光照射到金砖后反射到“正大光明”匾上,发出金色光芒。

02此奇观与乾清宫的建筑布局、太阳高度角、金砖地面的反射、太阳东升西落的规律、屋檐出挑做法等多个因素密切相关。

03由于冬至日太阳高度角最小,阳光近似与屋檐平行,能照射到乾清宫内的金砖上,产生镜面反射。

04此外,古代建筑师针对北京四季特点进行了巧妙设计,使紫禁城成为巧妙设计的结晶。

05故宫建筑中的奇特景象融合了天文学、建筑学、光学等多专业知识,展现了古代建筑大师的智慧。

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图片 故宫博物馆官网图片

每年冬至,故宫博物院的乾清宫都有一个奇特的景象,而其他宫殿则没有。冬至前后的正午时分,阳光照射到乾清宫地面金砖后,又被反射到“正大光明”匾上。阳光自左而右、由西向东,将“正大光明”匾上的四个字和下面的五条金龙依次点亮,散发出金色的光芒,这一幕总是吸引不少游客围观,让众人赞叹。

图片 故宫博物馆官网图片

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冬至日正午是乾清宫“正大光明”牌匾以及下方五条金龙完全被阳光照亮的时分,这就是大殿一年中最难得一见的奇观。

图片 在冬至前后几天的正午时分,故宫博物院乾清宫“正大光明”匾额被阳光点亮,吸引无数游客驻足观赏。

这一“冬至奇观”是如何形成的?

近日,在中国科技馆“中科大讲堂”上,故宫博物院研究馆员周乾揭示了这一奇观背后的奥秘。他还讲解了故宫里明清皇家的地暖系统与冰窖设施,带观众探秘故宫建筑里的科学。

“点亮金匾”与多个因素相关

“乾清宫内‘正大光明’匾额在冬至日前被点亮,与乾清宫的建筑布局、太阳高度角、金砖地面的反射、太阳东升西落的规律、屋檐出挑做法等多个因素密切相关。”周乾说。

图片 冬至日正午时分阳光照射乾清宫示意图。周乾供图

他向现场观众介绍说,乾清宫坐北朝南,有利于采光。冬至日,太阳直射南回归线,太阳光对北半球最倾斜,太阳高度角最小。北京当日的太阳高度角约为27度,而故宫古建筑屋檐起翘的斜度一般在26度至30度之间,阳光近似与屋檐“平行”,因此能照射到乾清宫内的金砖上。金砖光亮如镜,使阳光产生镜面反射,反射的光束汇聚到“正大光明”匾额及下方的五条金龙上,使其发出夺目的金光。

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“冬季太阳东南升,西南降落,阳光照射方向是由西北到东北,故匾额自西向东依次被点亮。”周乾进一步解释。

他还提到,太阳高度角在冬至日后逐渐变大,北京夏至日的太阳高度角约为73度,大于故宫古建筑屋檐起翘的斜度,故屋檐能将阳光遮挡在室外,保证夏日室内凉爽。

当然了故宫的设计也十分有讲究的,古人针对北京四季的特点,进行了巧妙的建筑设计。北方建筑有个口诀:“柱高一丈,出檐三尺”,也就是用大约柱高的1/3 作为廊子的深度。这样正好可以使正向的房屋,夏天屋檐遮荫,冬日阳光满室,紫禁城正是这巧妙设计的结晶。

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古代象征古代皇权中心的乾清宫正殿,而冬至这一天阳光射入大殿的最深处,打在光可鉴人的金砖上,恰好反射到北京中轴线上这座象征权力的金銮宝座上方,屏风、沥粉金龙、正大光明匾额因此熠熠生辉。

这种奇妙的设计融合了天文学建筑学、光学等多专业知识,哪怕现在的顶级建筑大师,也很难设计出这种奇妙的建筑,何况是技术落后的古代人呢?我们不得不佩服古代建筑大师的智慧。

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(来源:极目新闻综合)

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