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。
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