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正午太阳高度角的测定及应用
指导教师：王艳梅
参与学生：七年级一班地理兴趣小组
研究课题：简要背景说明：长期以来，人们就一直在努力研究利用太阳能。我们地球所接受到的太阳能，只占太阳表面发出的全部能量的二十亿分之一左右，这些能量相当于全球所需总能量的3-4万倍，可谓取之不尽，用之不竭。在我国，太阳能的利用也一直是最热门的话题，邵武市是否有利于发展太阳能？怎么发展？研究课题：正午太阳高度角的测定及应用研究目的：1、太阳能源广泛存在，又一种可持续利用的清洁能源，是人类寻求社会持续发展的过程中，可充分利用不可忽视一种的资源。2、在实际生活中广泛推广应用太阳能，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知识。3、提高自身的社会实践能力，并学以致用。研究内容：正午太阳高度角的测定楼距的合理性实地调查共采2个点地点1：白银市三中排球场实地调查共采2个点地点2：白银市三中教师宿舍楼一、研究过程：1、正午太阳高度角的测定活动时间：2014年9月22日—24日活动地点：白银市三中活动工具：直竹竿、手表、直尺、三角板、绳、粉笔、纸、铅笔等活动过程：正午太阳高度角的测量（地点1）①在秋分日前一天，在平坦开阔的空地垂直树立竹竿，并测量竹竿在地上部分的长度（设为b）②以竹竿所插点（图中O点）为圆心，于上午9时在地面上画一个半径略短于当时杆影长的半圆。③当上午标杆的影端落在圆周③当上午标杆的影端落在圆周上时，标记为A点；下午标杆的影端又落在圆周上时，再标记为B点；将A、B两点连成直线，取其中点C，将中点与圆心连成直线OC。活动过程活动过程④秋分日及其前后，当竹竿的影子与直线OC重合的时刻，记下此时刻的北京时间（设为T，单位为小时），并测量此时竹竿影子（设为a）;⑤利用下列公式进行计算：正午太阳高度=arctanb/a，当地经度=120°-（T-12）×15，当地纬度=90°-arctanb/a。CABOab活动原理①太阳高度达到一天最大时候为当地正午（地方时为12时），日影最短，阳光将从正北或正南或从头顶照射下来，此时对赤道以北地区来说，正午阳光从正南照来。直立竹竿只要有影子，必是南北方向投影，其影子可视为一段经线。②地球不停自转，各经度地方时不同。经度每差一度，时间相差4分钟。纪录下日影出现最短的北京时间，可知此地正午地方时12时与北京时间的差值，从而推算出与120?E经度差值。再根据地方时正午是早于还是迟于北京时间12时出现，就可以在120?E基础上加或减去经度差值数，推算出具体经度。活动纪录活动纪录依据以上数据计算出邵武的纬度分别约为27.46度、27.52度、27.42度；经度分别约为115.75度、115.75度与116度。太阳从正南照过来的时间（即邵武的地方时12：00）分别为北京时间07年9月22日12：15、07年9月23日12：15、07年9月24日12：16，测量数据纪录如下表：1、利用正午太阳高度算本地的经纬度（1）利用正午太阳高度算本地的纬度公式：H=90°-｜φ-δ｜式中H为正午太阳高度；φ为当地纬度，取正值；δ为太阳直射点的纬度(4天直射点大体移动1度)，当地夏半年取正值，冬半年取负值。算得邵武的纬度为北纬**゜（2）利用本地竿影最短时的时间与北京时间的差值，计算当地地理经度。本地地方时-120°E地方时=两地方时时差算得邵武的经度是东经*゜*′。二、正午太阳高度角的应用二、正午太阳高度角的应用2、通过观测楼房间正午太阳高度角的照射情况，估算楼距的合理性地理知识在现实生活中的应用越来越广泛，尤其随我国近年来房地产的迅速发展，越来越多的居民乔迁新居，为了他们能够拥有一个良好的居住环境。在楼房建造时，南北方向应保持合理的楼距。才能保证后面楼房底层全年见到阳光。要达到这个条件，需满足当地一年中太阳高度角最小时，后面楼房底层可见到太阳光，则全年可见。如在邵武(117°E，27°N)要建一住宅小区，若商住楼为东西走向，楼高为30米，欲使北面新楼底面全年均能照射到太阳光线，则两幢相邻楼房间至少要相距多少米?估算楼距合理性的方法（地点2：教师宿舍楼）冬至日，邵武正午太阳高度最小(39°34′)，依此日正午太阳高度计算出的楼间距A，能保证全年见到阳光。公式为A=h·cot39°34′。冬至日，该地正午太阳高度最小(39°34′)，依此日正午太阳高度计算出的楼间距A，能保证全年见到阳光。公式为A=h·cot39°34′。那么邵武一中教师宿舍七八号楼间距的设计是否合理？（楼房为坐北朝南）测量楼间距测量楼高通过测量楼间距是16.7m，楼高是26.6m，楼距与楼高的余切是0.628；根据公式A=h·cot39°34′，那么可以得出结论此教师宿舍楼楼间距的设计是不合理的。3、合理安装雨棚和热水器正午太阳高度角，在设