正午太陽高度角的測定及應(yīng)用課件

1、 正午太陽高度角的測定及應(yīng)用 指導(dǎo)教師：張明康、潘雙喜參與學(xué)生：邵武一中高二（7）班地理興趣小組研究課題：簡要背景說明：長期以來，人們就一直在努力研究利用太陽能。我們地球所接受到的太陽能，只占太陽表面發(fā)出的全部能量的二十億分之一左右，這些能量相當(dāng)于全球所需總能量的3-4萬倍，可謂取之不盡，用之不竭。在我國，太陽能的利用也一直是最熱門的話題，邵武市是否有利于發(fā)展太陽能？怎么發(fā)展？研究課題：正午太陽高度角的測定及應(yīng)用研究目的：1、太陽能源廣泛存在，又一種可持續(xù)利用的清潔能源，是人類尋求社會(huì)持續(xù)發(fā)展的過程中，可充分利用不可忽視一種的資源。 2、在實(shí)際生活中廣泛推廣應(yīng)用太陽能，比如：太陽灶、太陽能熱水

2、器、塑料大棚的角度、樓高與樓距的比例等都涉及到正午太陽高度知識。3、提高自身的社會(huì)實(shí)踐能力，并學(xué)以致用。研究內(nèi)容：正午太陽高度角的測定 樓距的合理性實(shí)地調(diào)查共采2個(gè)點(diǎn)地點(diǎn)1：邵武一中排球場實(shí)地調(diào)查共采2個(gè)點(diǎn)地點(diǎn)2：邵武一中教師宿舍樓一、研究過程：1、正午太陽高度角的測定活動(dòng)時(shí)間：2007年9月22日24日 活動(dòng)地點(diǎn)：邵武市第一中學(xué)活動(dòng)工具：直竹竿、手表、直尺、三角板、繩、粉筆、紙、鉛筆等活動(dòng)過程：正午太陽高度角的測量（地點(diǎn)1）在秋分日前一天，在平坦開闊的空地垂直樹立竹竿，并測量竹竿在地上部分的長度（設(shè)為b）以竹竿所插點(diǎn)（圖中O點(diǎn)）為圓心，于上午9時(shí)在地面上畫一個(gè)半徑略短于當(dāng)時(shí)桿影長的半圓。當(dāng)上

3、午標(biāo)桿的影端落在圓周當(dāng)上午標(biāo)桿的影端落在圓周上時(shí)，標(biāo)記為A點(diǎn)；下午標(biāo)桿的影端又落在圓周上時(shí)，再標(biāo)記為B點(diǎn)；將A、B兩點(diǎn)連成直線，取其中點(diǎn)C，將中點(diǎn)與圓心連成直線OC。 活動(dòng)過程活動(dòng)過程秋分日及其前后，當(dāng)竹竿的影子與直線OC重合的時(shí)刻，記下此時(shí)刻的北京時(shí)間（設(shè)為T，單位為小時(shí)），并測量此時(shí)竹竿影子（設(shè)為a）;利用下列公式進(jìn)行計(jì)算：正午太陽高度=arctanb/a，當(dāng)?shù)亟?jīng)度=120-（T-12）15，當(dāng)?shù)鼐暥?90- arctanb/a。CABOab活動(dòng)原理太陽高度達(dá)到一天最大時(shí)候?yàn)楫?dāng)?shù)卣纾ǖ胤綍r(shí)為12時(shí)），日影最短，陽光將從正北或正南或從頭頂照射下來，此時(shí)對赤道以北地區(qū)來說，正午陽光從正南照來

4、。直立竹竿只要有影子，必是南北方向投影，其影子可視為一段經(jīng)線。地球不停自轉(zhuǎn)，各經(jīng)度地方時(shí)不同。經(jīng)度每差一度，時(shí)間相差4分鐘。紀(jì)錄下日影出現(xiàn)最短的北京時(shí)間，可知此地正午地方時(shí)12時(shí)與北京時(shí)間的差值，從而推算出與120E經(jīng)度差值。再根據(jù)地方時(shí)正午是早于還是遲于北京時(shí)間12時(shí)出現(xiàn)，就可以在120E基礎(chǔ)上加或減去經(jīng)度差值數(shù)，推算出具體經(jīng)度?；顒?dòng)紀(jì)錄活動(dòng)紀(jì)錄依據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算出邵武的緯度分別約為27.46度、27.52度、27.42度；經(jīng)度分別約為115.75度、115.75度與116度?；顒?dòng)時(shí)間07年9月22日12：1507年9月23日12：1507年9月24日12：16竹竿長度b158158158竹竿

5、影長a304303304.5 b/a0.51970.5210.5189太陽從正南照過來的時(shí)間（即邵武的地方時(shí)12：00）分別為北京時(shí)間07年9月22日12：15、07年9月23日12：15、07年9月24日12：16，測量數(shù)據(jù)紀(jì)錄如下表：1、利用正午太陽高度算本地的經(jīng)緯度（1） 利用正午太陽高度算本地的緯度公式： H=90-式中H為正午太陽高度；為當(dāng)?shù)鼐暥?，取正值；為太陽直射點(diǎn)的緯度(4天直射點(diǎn)大體移動(dòng)1度)，當(dāng)?shù)叵陌肽耆≌?，冬半年取?fù)值。算得邵武的緯度為北緯*（2）利用本地竿影最短時(shí)的時(shí)間與北京時(shí)間的差值，計(jì)算當(dāng)?shù)氐乩斫?jīng)度。 本地地方時(shí)-120E地方時(shí)=兩地方時(shí)時(shí)差 算得邵武的經(jīng)度是東經(jīng)*

6、。二、正午太陽高度角的應(yīng)用二、正午太陽高度角的應(yīng)用2、通過觀測樓房間正午太陽高度角的照射情況，估算樓距的合理性地理知識在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用越來越廣泛，尤其隨我國近年來房地產(chǎn)的迅速發(fā)展，越來越多的居民喬遷新居，為了他們能夠擁有一個(gè)良好的居住環(huán)境。在樓房建造時(shí)，南北方向應(yīng)保持合理的樓距。才能保證后面樓房底層全年見到陽光。要達(dá)到這個(gè)條件，需滿足當(dāng)?shù)匾荒曛刑柛叨冉亲钚r(shí)，后面樓房底層可見到太陽光，則全年可見。如在邵武(117E，27 N) 要建一住宅小區(qū)，若商住樓為東西走向，樓高為30米，欲使北面新樓底面全年均能照射到太陽光線，則兩幢相鄰樓房間至少要相距多少米?估算樓距合理性的方法（地點(diǎn)2：教師宿舍樓

7、）冬至日，邵武正午太陽高度最小(3934 )，依此日正午太陽高度計(jì)算出的樓間距A，能保證全年見到陽光。公式為A=hcot3934 。冬至日，該地正午太陽高度最小(3934 )，依此日正午太陽高度計(jì)算出的樓間距A，能保證全年見到陽光。公式為A=hcot3934 。那么邵武一中教師宿舍七八號樓間距的設(shè)計(jì)是否合理？（樓房為坐北朝南）測量樓間距測量樓高通過測量樓間距是16.7m，樓高是26.6m，樓距與樓高的余切是0.628；根據(jù)公式A=hcot3934 ，那么可以得出結(jié)論此教師宿舍樓樓間距的設(shè)計(jì)是不合理的。3、合理安裝雨棚和熱水器正午太陽高度角，在設(shè)計(jì)城市居室日照狀況中越來越廣泛應(yīng)用。若在邵武（約北

8、緯27度）的某房屋正南窗戶上安裝一雨棚，為了保證房內(nèi)良好的光照條件，雨棚的最佳寬度為多少? 這就要利用正午太陽高度角來指導(dǎo)雨棚安裝等。根據(jù)要求可知：當(dāng)正午太陽高度為最大時(shí)，雨棚仍不遮擋房內(nèi)陽光，這時(shí)雨棚寬度為最佳寬度，即：太陽直射在北回歸線，27N 與直射點(diǎn)的緯距為27一2326=334，所以H大=90一334=8626。若雨棚離上窗框距離為h=60CM,則雨棚最佳寬度為L= hctg8626 。3、合理安裝雨棚和熱水器在邵武 (117E，27 N)安裝一臺太陽能熱水器，為了獲得最多的太陽光熱，提高利用效率，那么日照圖與熱水器安裝方式搭配合理的是：為了獲得最好的光熱效果，熱水器的集熱管必須與太

9、陽光線直，這樣就必須符合：正午太陽高度角 + 集熱管與地面（樓面）傾角=90。不同的季節(jié),正午太陽高度不同，則太陽能熱水器的集熱管與地面（樓面）傾角也不同，所以在安裝時(shí)最好設(shè)計(jì)成支架可以伸縮的裝置,使可調(diào)角度在約47（即冬至?xí)r50 26夏至?xí)r334=4652）在實(shí)際生活中除太陽能熱水器外，塑料大棚、玻璃溫室的采光面角度調(diào)整也相同。二、正午太陽高度角的應(yīng)用4、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)用在家禽養(yǎng)殖中，太陽光是促進(jìn)雛雞下常生長。發(fā)育，產(chǎn)蛋雞產(chǎn)蛋、繁殖等不可缺少的環(huán)境因素。太陽光有很好的殺菌作用，是雞場環(huán)境凈化的有效殺菌劑。邵武地處北半球，雞舍方位朝南，冬季日光斜射，還可以利用太陽輻射和射入雞舍的光束的保溫作用。

10、夏季日光直射，太陽高度角大，直射入雞舍的光線并不多。如果比較科學(xué)利用正午太陽高度知識，充分利用太陽光作用，一定會(huì)促進(jìn)我市家禽養(yǎng)殖發(fā)展。 二、正午太陽高度角的應(yīng)用4、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)用在種植業(yè)中，間作、套作有利于充分利用土地和氣候資源，提高復(fù)種指數(shù)，增加農(nóng)業(yè)總產(chǎn)量，并可爭取農(nóng)時(shí)，利用蔬菜多品種均衡供應(yīng)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，人們已經(jīng)了解作物旺盛生長階段對光合有效輻射能的利用率可達(dá)5%，而在幼苗期還不到0.1%，作物的間作、套作可充分利用不同太陽高度的入射光，有效地利用太陽輻射能。農(nóng)戶們可以在玉米行中間（套）南瓜或豇豆，在小麥或蠶豆行中間作芥菜（或早熟南瓜、西瓜）等。在城市遠(yuǎn)郊或經(jīng)濟(jì)作物區(qū)利用幼齡果園（或桑園）的株、行間栽培植株較矮的蔬菜或在樹齡較大的落葉果園或桑園于落葉