太陽位置的變化

2-1太陽在哪裡
我們可以從物體影子的方位和長度，來推測太陽在天空中的位置。為了更準確描述太陽在天空中的位置，可以利用方位和高度角來表示。

  測量太陽的方位時，要先找出物體影子的方位，和影子相反方向的方位，就是太陽的方位。
太陽的高度可以用高度角來表示。太陽高度角是指太陽、物體頂端到影子末端的連線與地面的夾角。

  怎樣觀測太陽的方位和高度角？你可以參考下列方法，也可以分組討論，設計自製的太陽觀測器。

自製的太陽觀測器
1.將棉線穿過吸管，吸管底下預留約2公分長的棉線，再將吸管連同棉線插入底座。
2.用膠帶將底座固定在課本附件方位盤紙卡中心，並檢查吸管和地面是否垂直。

觀測太陽的方位
1.將指北針盤面上的南、北，對準方位盤上的南、北。
2.轉動方位盤紙卡，讓盤面上的北字對準指針箭頭，確認實際方位。
3.觀察吸管影子的方位，和吸管影子相反方向的方位就是太陽的方位。

觀測太陽的高度角
1.將棉線從吸管頂端拉到影子末端。
2.用課本附件量角器紙卡測量棉線和影子的夾角，就是太陽的高度角。


2-2記錄一天中太陽的位置
  找一個天氣晴朗的日子，到戶外空曠的地方，利用自製的太陽觀測器來測量太陽的方位和高度角，並且每隔一段時間記錄一次。
太陽觀測紀錄表中要包含哪些項目？
觀測的日期、時間和地點。
還有影子方位、太陽方位及高度角。


1.從上午到下午，太陽的方位是怎樣變化的？
答：一天中，太陽的方位是由東向南，再向西移動。

2.從上午到下午，太陽的高度角是怎樣變化的？
答：從上午到中午，再到下午，太陽高度角由小變大，再變小；中午時，太陽高度角最大。

  在地面上觀測，一天中，太陽會由東向南，再向西移動；高度角由小逐漸變大，再變小，中午時的高度角最大。


2-3不同季節的太陽位置
  下兩頁的照片是在同一地點，不同日期面向東方所拍攝的日出照片。仔細觀察太陽的位置，你有什麼發現？
我發現，接近夏季時，太陽會從東偏北方升起。
我發現，冬季時，太陽會從東偏南方升起。

  每一天的日出時刻，太陽的位置都會有一些改變。利用地面景物當參考體，每隔一段日期比較一次，就能看出太陽位置的變化。

1.中午12時太陽高度角最大的月分屬於什麼季節？太陽高度角最小的月分屬於什麼季節？
答：一年中，中午12時太陽高度角最大的是6月，屬於夏季；太陽高度角最小的是12月，屬於冬季。

2.從1月到12月，太陽的高度角是怎樣變化的？
答：一年中，太陽在中午時的高度角從1月開始逐漸變大，6月時最大，然後逐漸變小，12月時最小。

  一年中，太陽在中午時的高度角會由小逐漸變大，再變小；6月中午時的太陽高度角最大，12月最小。
  在臺灣，夏季氣溫高，冬季氣溫低。氣溫高低和太陽高度角有什麼關係？下表是小君查到在嘉義地區觀測的平均氣溫及中午的平均太陽高度角紀錄表。說一說，你有什麼發現？
從1月到6、7月之間，中午的太陽高度角漸漸變大，平均氣溫也慢慢升高；從6、7月到12月之間，中午的太陽高度角漸漸變小，平均氣溫也慢慢降低。

  從上頁的紀錄表和折線圖中可以發現，夏季中午，太陽高度角較大，氣溫較高；冬季中午，太陽高度角較小，氣溫較低。四季的氣溫變化和太陽的高度角有關。
  不同的季節，日出、日落的方位不同，高度角也不一樣。下列是嘉義地區的長期太陽觀測紀錄表，及根據紀錄表所畫出的四季代表日太陽高度角變化折線圖。

  比較不同季節中午12時的太陽高度角，可以發現從春分到夏至，高度角越來越大；從夏至到秋分，再到冬至，高度角則越來越小。

  當地球繞著太陽公轉至不同位置時，陽光直射地球上的緯度也不相同。古人為了耕種需要，依據此現象制定了「分」與「至」。
　「分」為平分意思，春分與秋分是一年中白晝與黑夜一樣長的日子。「至」為最、達極點意思，夏至是白晝最長的日子，冬至是黑夜最長的日子。

  天空就像一個圓頂帳篷，如果將嘉義地區長期太陽觀測紀錄表，以假想線條繪製在這個圓頂帳篷上，就可以觀察到一年中太陽在天空運行的軌跡。

1.春分、秋分這兩天，日出的方位在東方，日落的方位在哪裡？
答：日落方位在西方。

2.春分、夏至、秋分、冬至這四天中，哪一天中午12時太陽的位置最高？這一天，日出、日落的方位分別在哪裡？
答：夏至中午12時，太陽升得最高；這一天，日出方位在東偏北方；日落方位在西偏北方。

　由此可以推測，一年中，日出、日落的方位和高度角會隨著季節不同而有規律性的變化。

三、請回答下列問題。
1.右圖是利用物體影子來觀測太陽的方位和高度角，請看圖回答問題。
(1)影子在__________方；
   太陽在__________方。
(2)太陽的高度角是______度。
(3)你會如何準確的描述此時太陽的位置？