正午太陽高度的測量

郭紅鋒

一、太陽高度

太陽高度聽起來說個長度單位，我們經常能在文學作品里看到描寫太陽的語言，如“一竿子高”“兩竿子高”“日上三竿”等。不過，千萬不要理解為是用竿子去測量太陽有多高哦！

咦？不是用竿子，那要用什么米測量呢？我們要用三角形的原理來測量太陽高度角。

如圖1所示，用粉色、藍色、綠色系列的竿子去測量一竿子高的太陽高度，都會得到同樣的太陽高度角，即：

ZHOA=∠HOA=∠HOA

同樣，如圖2所示，用粉色、藍色、綠色系列的竿子去測量兩竿子高的太陽高度，也會得到同樣的太陽高度角，即：

ZHOB=∠HOB=∠HOB

同理，如圖3所示，用粉色、藍色、綠色系列的竿子去測量三竿子高的太陽高度，其太陽高度角就足：

ZHOC=∠HOC=∠HOC

所以，在天文學里，太陽高度實際上是角度的意思，即太陽高度角，指太陽光的入射方向和地平面之間的夾角。

二、正午太陽高度

一天中的太陽高度是不斷變化的，能夠指示我們時間的變化，也能夠告訴我們地面吸收太陽熱量而產生的溫度變化等，所以測量一天中太陽高度的變化數據，有很多實用價值。

正午太陽高度，是一天中太陽最高的時刻，也是一天中太陽高度角最大的時刻，還是一天中太陽的影子最短的時刻。測量正午太陽高度角，能指示更多太陽運動的信息，例如太陽視運動的軌跡等。

我們這一次的活動就帶領同學們來進行正午太陽高度角的測量。因為用量角器直接測量太陽高度角度并不方便，而且精確度不高，所以我們要通過測量正午太陽影子的長度，然后用三角關系來計算出角度，這同樣可以得到正午太陽高度角的數據。

三、測量準備

1.利用自然垂直地面的豎桿（電線桿、旗桿、欄桿、門窗框）等在地面的投影；

2.利用家里（教室、大廳等）朝南的窗戶射入的太陽光線在地上的投影；

3.如果是朝南的大片玻璃窗，就可以在中間貼一條黑膠布，代表竿子，其投影也可以落在地面上；

4.把大約10張A4白紙用膠條連接（可折疊），做成一條紙帶子；

5.用指南針或手機上的指南針功能大概找一下南北方向；

6.把做好的紙帶展開，沿南北方向，即正午（12點左右）太陽影子投射方向鋪開（這個方向是鋪紙帶的方向，一經確定就不要改變）；

7.在地面上畫好鋪放紙帶的方向和位置記號，以便下次鋪開放在同一位置（參考圖4）。

四、測量記錄

1.

每天正午（12點左右），觀察太陽照射竿子的影子，當影子基本與紙帶平行時，在紙帶上的竿影頂端劃一橫線做記號（參考圖5、圖6）；

2.

用尺子測量每天正午太陽影子長度，觀察其變化（冬長夏短，漸漸變化）；

3.

如遇雨雪陰天天氣，可以不做，但注意測量冬至、夏至、春分、秋分這四個節氣前后的數據；

4.

注意：竿高要從地面（即紙帶平面）開始量；

5.

注意：如果在玻璃窗上貼黑膠布，影長應該從窗玻璃的位置開始量，如有窗臺應加上窗臺厚度；

6.

請把記錄數據填寫到表格里，發送至郵箱chjnahou@bao.ac.cn和jswzkxsn2011@126.com，記得每月上交一次哦！