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正午太阳高度角的测定与应用精选

正午太阳高度角的测定及应用 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:邵武一中排球场 实地调查 共采2个点 地点2:邵武一中教师宿舍楼 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 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 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。 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 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 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 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

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