太阳高度角的测定及应用分解
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研究课题：
正午太阳高度角的测定及应用
指导教师：张永凤 参与学生：扎鲁特一中 高一（）班地理兴趣小组
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，扎鲁特旗是 否有利于发展太阳能？怎么发展？
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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。 如在扎旗(120°E，45° 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）
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。
活动过程
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。
依据以上数据计算出扎旗的纬度分别约为45度、45度、 45.01度；经度分别约为120.01度、120。03度与120.04度。
二、正午太阳高度角的应用
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。 算得扎旗的纬度为北纬**゜ （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 算得扎旗的经度是东经*゜*′。
活动纪录
太阳从正南照过来的时间（即扎旗的地方时12：00）分别为北京 时间2011年9月22日12：15、2011年9月23日12：15、2011年9月 24日12：16，测量数据纪录如下表： 活动时间 竹竿长度b 竹竿影长a b/a 07年9月22日 12：15 158 158 1 07年9月23日 12：15 158 158 1 07年9月24日 12：16 158 158.1 1
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：扎鲁特一中操场
实地调查
共采2个点
地点2：扎鲁特一中教师宿舍楼
一、研究过程：
1、正午太阳高度角的测定 活动时间： 2007年9月22日—24日 活动地点： 邵武市第一中学 活动工具： 直竹竿、手表、直尺、三角板、绳、粉笔、纸、铅笔 等
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。
测量楼间距
测量楼高
通过测量楼间距是 m，楼高是 m，楼距与楼高的 余切是 ；根据公式A=h· cot21°34′ ，那么可以得出 结论此教师宿舍楼楼间距的设计 合理的。
3、合理安装雨棚和热水器
正午太阳高度角，在设计城市居室日照状况中越来越 广泛应用。若在邵武（约北纬27度）的某房屋正南窗 户上安装一雨棚，为了保证房内良好的光照条件，雨 棚的最佳宽度为多少? 这就要利用正午太阳高度角来 指导雨棚安装等。根据要求可知：当正午太阳高度为 最大时，雨棚仍不遮挡房内阳光，这时雨棚宽度为最 佳宽度，即：太阳直射在北回归线，45゜N 与直射点 的纬距为45゜一23゜26′=21゜34′，所以H大=90゜一21 ゜34′=68゜26′。若雨棚离上窗框距离为h=60CM,则雨 棚最佳宽度为L= hctg68゜26′ 。
B
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120⁰E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120⁰E基础上加 或减去经度差值数，推算出具体经度。
冬至日，扎旗正午太阳高度最小(21°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· cot21°34′ 。
冬至日，该地正午太阳高度最小(21°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· cot21°34′ 。那么扎鲁特一中教师宿舍楼间距的设计是否 合理？（楼房为坐北朝南）
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。
A b C a O
正午太阳高度角的测定及应用
指导教师：张永凤 参与学生：扎鲁特一中 高一（）班地理兴趣小组
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，扎鲁特旗是 否有利于发展太阳能？怎么发展？
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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。 如在扎旗(120°E，45° 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）
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。
活动过程
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。
依据以上数据计算出扎旗的纬度分别约为45度、45度、 45.01度；经度分别约为120.01度、120。03度与120.04度。
二、正午太阳高度角的应用
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。 算得扎旗的纬度为北纬**゜ （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 算得扎旗的经度是东经*゜*′。
活动纪录
太阳从正南照过来的时间（即扎旗的地方时12：00）分别为北京 时间2011年9月22日12：15、2011年9月23日12：15、2011年9月 24日12：16，测量数据纪录如下表： 活动时间 竹竿长度b 竹竿影长a b/a 07年9月22日 12：15 158 158 1 07年9月23日 12：15 158 158 1 07年9月24日 12：16 158 158.1 1
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：扎鲁特一中操场
实地调查
共采2个点
地点2：扎鲁特一中教师宿舍楼
一、研究过程：
1、正午太阳高度角的测定 活动时间： 2007年9月22日—24日 活动地点： 邵武市第一中学 活动工具： 直竹竿、手表、直尺、三角板、绳、粉笔、纸、铅笔 等
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。
测量楼间距
测量楼高
通过测量楼间距是 m，楼高是 m，楼距与楼高的 余切是 ；根据公式A=h· cot21°34′ ，那么可以得出 结论此教师宿舍楼楼间距的设计 合理的。
3、合理安装雨棚和热水器
正午太阳高度角，在设计城市居室日照状况中越来越 广泛应用。若在邵武（约北纬27度）的某房屋正南窗 户上安装一雨棚，为了保证房内良好的光照条件，雨 棚的最佳宽度为多少? 这就要利用正午太阳高度角来 指导雨棚安装等。根据要求可知：当正午太阳高度为 最大时，雨棚仍不遮挡房内阳光，这时雨棚宽度为最 佳宽度，即：太阳直射在北回归线，45゜N 与直射点 的纬距为45゜一23゜26′=21゜34′，所以H大=90゜一21 ゜34′=68゜26′。若雨棚离上窗框距离为h=60CM,则雨 棚最佳宽度为L= hctg68゜26′ 。
B
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120⁰E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120⁰E基础上加 或减去经度差值数，推算出具体经度。
冬至日，扎旗正午太阳高度最小(21°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· cot21°34′ 。
冬至日，该地正午太阳高度最小(21°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· cot21°34′ 。那么扎鲁特一中教师宿舍楼间距的设计是否 合理？（楼房为坐北朝南）
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。
A b C a O