正午太阳高度的测量

郭红锋

一、太阳高度

太阳高度听起来说个长度单位，我们经常能在文学作品里看到描写太阳的语言，如“一竿子高”“两竿子高”“日上三竿”等。不过，千万不要理解为是用竿子去测量太阳有多高哦！

咦？不是用竿子，那要用什么米测量呢？我们要用三角形的原理来测量太阳高度角。

如图1所示，用粉色、蓝色、绿色系列的竿子去测量一竿子高的太阳高度，都会得到同样的太阳高度角，即：

ZHOA=∠HOA=∠HOA

同樣，如图2所示，用粉色、蓝色、绿色系列的竿子去测量两竿子高的太阳高度，也会得到同样的太阳高度角，即：

ZHOB=∠HOB=∠HOB

同理，如图3所示，用粉色、蓝色、绿色系列的竿子去测量三竿子高的太阳高度，其太阳高度角就足：

ZHOC=∠HOC=∠HOC

所以，在天文学里，太阳高度实际上是角度的意思，即太阳高度角，指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角。

二、正午太阳高度

一天中的太阳高度是不断变化的，能够指示我们时间的变化，也能够告诉我们地面吸收太阳热量而产生的温度变化等，所以测量一天中太阳高度的变化数据，有很多实用价值。

正午太阳高度，是一天中太阳最高的时刻，也是一天中太阳高度角最大的时刻，还是一天中太阳的影子最短的时刻。测量正午太阳高度角，能指示更多太阳运动的信息，例如太阳视运动的轨迹等。

我们这一次的活动就带领同学们来进行正午太阳高度角的测量。因为用量角器直接测量太阳高度角度并不方便，而且精确度不高，所以我们要通过测量正午太阳影子的长度，然后用三角关系来计算出角度，这同样可以得到正午太阳高度角的数据。

三、测量准备

1.利用自然垂直地面的竖杆（电线杆、旗杆、栏杆、门窗框）等在地面的投影；

2.利用家里（教室、大厅等）朝南的窗户射入的太阳光线在地上的投影；

3.如果是朝南的大片玻璃窗，就可以在中间贴一条黑胶布，代表竿子，其投影也可以落在地面上；

4.把大约10张A4白纸用胶条连接（可折叠），做成一条纸带子；

5.用指南针或手机上的指南针功能大概找一下南北方向；

6.把做好的纸带展开，沿南北方向，即正午（12点左右）太阳影子投射方向铺开（这个方向是铺纸带的方向，一经确定就不要改变）；

7.在地面上画好铺放纸带的方向和位置记号，以便下次铺开放在同一位置（参考图4）。

四、测量记录

1.

每天正午（12点左右），观察太阳照射竿子的影子，当影子基本与纸带平行时，在纸带上的竿影顶端划一横线做记号（参考图5、图6）；

2.

用尺子测量每天正午太阳影子长度，观察其变化（冬长夏短，渐渐变化）；

3.

如遇雨雪阴天天气，可以不做，但注意测量冬至、夏至、春分、秋分这四个节气前后的数据；

4.

注意：竿高要从地面（即纸带平面）开始量；

5.

注意：如果在玻璃窗上贴黑胶布，影长应该从窗玻璃的位置开始量，如有窗台应加上窗台厚度；

6.

请把记录数据填写到表格里，发送至邮箱chjnahou@bao.ac.cn和jswzkxsn2011@126.com，记得每月上交一次哦！