0150101觀測太陽

01一天中太陽位置的變化

 

1-1一天中太陽位置的變化

陽光與影子

  在陽光的照射下,物體會出現影子。想一想,太陽和影子有什麼關聯呢?選擇一個位置固定的物體,分別在一天中不同的時間觀察,它的影子有什麼變化?

讓我們利用手電筒模擬陽光照射物體,試試看,光源在不同位置時,會對影子產生什麼影響?

 

竿影變化

1.將一支筆或是長條形物品立在紙上,再把量角器立在物品的後方。

2.調整手電筒的位置,讓光線從左側30度的位置照射筆,並在紙上畫出影子末端的位置。

3.接著讓光線分別從左側60度和90度的位置照射筆,並在紙上畫出影子末端的位置。

4.繼續將手電筒移至右側60度、30度的位置照射筆,並在紙上畫出影子末端的位置。

 

1.手電筒的照射角度對影子的長短有什麼影響?

手電筒的角度愈高時,影子愈短,以90度角時最短,幾乎看不到影子;手電筒的角度愈低時,影子愈長,以30度角時最長,表示光源的高度愈高,影子的長度愈短。

2.影子出現的位置和手電筒光源的方位有什麼關係?

影子會隨著光源移動而改變位置,光源在左方時,影子會出現在右方;光源在右方時,影子會出現在左方,表示影子與太陽的方位相反。

 

從「竿影變化」實驗可以發現,光源的方位與影子出現的方位相反;當光源照射角度愈大時,影子愈短,光源照射角度愈小時,影子愈長。

 

古人長時間觀測陽光下的物品,發現一天中影子的方位與長度有規律性的變化,由此找出太陽在天空中移動的規律性,進而利用此原理製作出計時工具––––日晷,人們可以根據晷針投射在晷面上的影子,推斷當時的時間。

 

觀測太陽位置的方法

    和觀測月亮的位置一樣,我們也可以用方位和高度角來描述太陽在天空中的位置。但由於陽光太強,所以不能直視太陽進行觀測,只能用物品的影子來觀測太陽的位置。

  測量太陽方位時,要先利用指北針找出竿影的方位,竿影相反方向的方位,就是太陽的方位。例如:竿影在西北方,太陽在東南方。

 

太陽高度角

  描述太陽高度時,可以用高度角表示。將太陽、立起的竿子頂端和地面的竿影末端連成一直線,直線和地面所形成的夾角就是當時的太陽高度角,又稱太陽仰角。

讓我們利用影子測量太陽的方位和高度角吧!

 

測量太陽的位置

分組觀測一天中太陽的方位和高度角,並將結果記錄下來。

1.站在平坦的地面上,讓影子出現在自己的正前方。

2.利用指北針找出影子和太陽的方位。

3.轉動身體,讓影子出現在身體側面,拿一條繩子,把繩子的一端固定在頭頂,再請組員將繩子從頭頂拉到身體影子的末端,使用大型量角器測出繩子和地面的夾角。

 

1.將一段長約60公分的棉線,穿過長約10公分的吸管,再將吸管插入底座。

2.將完成的底座用膠帶固定在方位盤圓心處,再檢查吸管是否和地面保持垂直。

3.將指北針放在方位盤上,使指北針盤面上所標示的方向和方位盤上的方位一致。

4.轉動方位盤,使指北針和方位盤上的方位對準實際的方位。

5.利用吸管的影子找出太陽的方位。

6.將棉線從吸管頂端拉到影子的末端,利用量角器測量太陽的高度角。

 

1.經過一天的實際觀測,太陽的方位和高度角有什麼改變?

早上太陽從東方升起,傍晚時從西方落下;高度角從早上到中午會愈來愈大,從中午到黃昏會愈來愈小。

2.在相同的時間和地點,利用不同身高的人觀測太陽高度角,身高會影響觀測結果嗎?為什麼?

不會。因為不同身高的人所產生的影子長短也不一樣,同一個時間,太陽高度角只有一個。

 

一天中太陽的位置變化

    下表是小祥這組所測得的一天中太陽的位置變化,將紀錄表中的數據畫成折線圖,可以發現一天中太陽的方位與高度角有什麼變化?

 

一天中太陽的方位與高度角有什麼變化?

太陽的方位:早上從東方天空出現,經過東南方天空,中午時在南方天空,下午由西南方天空往西方天空移動;另外太陽的高度角:上午8時至12時會愈來愈大,中午12時最大,12時至16時,太陽的高度角會愈來愈小。

 

模擬太陽運行軌跡

    我們用手指從眼前的地平線,劃過頭頂的天空,到身後的地平線,可以畫出一條弧線。如果不斷轉動身體,依同樣的方式,則能從地平線畫出許多條弧線,會發現天空就像一個大圓頂出現在我們上方。依據一天中太陽的移動位置,用手從太陽升起的地平線開始,在天空中畫出太陽的移動路徑,太陽看起來就像在這半球形的天空移動。

    觀察一天中太陽在天空移動的情形,發現它有規律性的變化。以在嘉義市觀察的結果來說,太陽在天空中的方位,是由東方附近出現,中午時經過南方天空,傍晚時則由西方附近落下;而太陽的高度角則是從早上到中午會愈來愈大,從中午到黃昏會愈來愈小。

 

是非第一關 (25題)

是非第二關 (25題)

是非第三關 (27題)

 

選擇第一關 (25題)

選擇第二關 (25題)

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