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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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。
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. F- z$ k, }8 b4 e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。

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。
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! _& v; Q4 O3 u/ s" r5 u# Q$ M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。
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“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。

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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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4 `5 v) P7 l, G- X“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。

, h6 F" w; I" q1 e/ ^8 e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。
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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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4 U& D6 S+ C0 n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。
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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。

你还知道哪些关于故宫里其他建筑的奇特景象？请在评论区留言。
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