太阳高度及日影观测报告wsr.pdf

太阳高度及日影观测报告

王诗睿

摘要：本文简要介绍了太阳高度及日影相关知识，叙述了观

测太阳高度及日影变化的实施步骤，给出了通过实验获取的

观测数据，归纳出了通过观测发现的太阳运行及日影变化规

律。

对太阳高度及日影的认识

每天，我们看到太阳东升西落,太阳在天空中不仅有方向

的变化，还有高度的变化，太阳照射到地面上物体上产生的

影子的朝向和长短也随着时间的变化而变化。太阳的运行和

影子的变化是日复一日，年复一年的重复现象。怀着好奇心，

通过听老师讲解、查阅相关资料，我对太阳高度及日影相关

知识有了初步了解。对于地球上的某个地点，太阳高度是指

太阳光的入射方向和地平面之间的夹角，它用人看太阳的视

线与人的水平视线之间的夹角（即人看太阳的仰角）来表示，

可见太阳高度是个角度，而不是平常说的高度。太阳高度随

着地方时和太阳的赤纬的变化而变化，日升日落，同一地点

一天内太阳高度角是不断变化的，日出日落时角度都为零

度，正午时太阳高度角最大。在一日内，太阳位于上中天时，

其高度达到最大值，称为“正午太阳高度”，正午太阳高度

角的大小，随纬度和季节变化而发生有规律地变化，在同一

时间，正午太阳高度随纬度不同而不同；在同一地点，正午

太阳高度随着日期和季节的变化而不断变化。太阳照射到地

球上的物体上会产生影子，影子的朝向总是和太阳的方向相

反，影子的长短因一天内太阳高度的不同而不同。

太阳高度是决定地球表面获得太阳热能数量的最重要

的因素，正午太阳高度角在实际生活中用途十分广泛，比如：

太阳灶、太阳能热水器、塑料大棚的角度、楼高与楼距的比

例等都涉及到正午太阳高度角的知识。

太阳高度是可以测量的。测量太阳高度，在天文科学、

航空、航海中用途很大，科学工作者是用专用的仪器来测量

的，很方便，很准确。太阳高度有多种测量方法，在日常生

活中，我们使用一些简易的工具也能比较方便地测量太阳高

度。

太阳高度及日影观测过程

为了弄清楚一天中太阳高度的变化规律，也弄清阳光下

直立物体影子的长短与太阳高度的大小之间的关系，我们准

备进行一次太阳高度及日影观测实验。9月23日那天，正

值秋分，天气晴朗，是个进行观测实验的好日子,我们和老师

一起用量影作图的方法测量“影子长度”和“太阳高度”。

我们提前准备好了直尺、三角板、量角器、笔、纸等用具，

并观察了圭表模型，观看了太阳高度示意图、太阳高度与影

长关系示意图。

上午10：00时许，观测实验正式开始了。我们用直尺

量出圭表模型上钉子的长度（10厘米），然后把圭表模型放

在阳光下，转动木板，使钉影投在木板上，观察太阳的高度

变化及移动方向，测量记录钉影的长度及移动方向。从11：

00开始至13:00为止,我们持续观察太阳运行及钉影的变化

情况，并每隔10分钟测量记录一次钉影长度(毫米数)、测

量时间(时：分)以及太阳在空中移动方向和钉影在地面移动

方向,并在纸上用三角板画一直角abc，使ab=钉长，bc=

影长,把ac连起来，用量角器量出ac和bc两条线之间的角

度，记录下来，这就是当时的太阳高度。

测量记录数据如下：

测量序号12345678910111213

测量时间

（时：分）11:0011:1011:2011:3011:4011:5012:0012:1012:2012:3012:4012:5013:00

钉影长度

1261191101049589848996103111118127

（毫米）

太阳高度

38.440.142．244.046.148.250.148.346.244.14240.338.1

（度）

太阳移动

向向向向向向向向向向向向向

方