红旗小学布新校区 四（3）班 倪晗宇   指导老师：朱丽萍

　　太阳是地球的生命源泉，为万物带来光明和温暖。同时，太阳的东升西落也是人们观测天文、掌握气象变化规律的重要依据。在晴朗的白天，我们能够直观地感受到阳光直射时比斜射时光照更强，温度更高。我们还会发现：在同一地点观察，一天内，太阳在天空中的位置是不断变化的；四季更替，仍在同一地点观察，一年内天空中太阳的高度也是不同的。    

　　我们应该如何确定太阳在天空的位置？怎样探寻太阳运行变化的规律？

　　通过细心观察，你会发现，阳光照射在物体上，物体投在地上的影子的长短和方位是不断改变的。那，能不能通过“立竿见影”的方法来确定太阳在天空中的位置呢？

　　由于阳光下物体投在地上的影子的长短和太阳的高度是成正比的，因此，太阳在天空中的高度，可以通过测量太阳高度角来研究。太阳高度角是太阳光的入射方向和地平面之间的夹角，太阳高度角越大，太阳的高度就越高。

　　测量太阳高度角的实验材料有直杆、细线和量角器。我们把直杆垂直立在有日照的平地上，阳光下就会形成直杆的影子。然后，拉直系在直杆顶端的细线，将其另一端固定在影子末端，并用量角器测量出地面与细线之间的夹角，这个夹角的度数就是太阳高度角的度数。每一个数据需要重复测量5次以上并取平均值，这样可以有效地缩小测量误差。

　　于是，我开始做第一个实验：测量一天之内不同时间的太阳高度角。下面是测量的结果。

　　时间  8:00 9:00 10:00  11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

　　高度角 25° 42° 56°   65°   72°  67°   56°   44°  30°   14°

　　通过记录的数据和曲线图可以看出，越临近正午12点，太阳的高度角越大，在正午12点时，太阳的高度角最大。另外我还发现，越是临近正午12点，太阳高度角的变化幅度越小。

　　为了弄清楚太阳高度角的季节变化规律，我又进行了第二个实验：选择一年中几个不同的节气，在当天正午12点，测量太阳的高度角。

　　1月       2月        3月       4月       5月       6月

　　20日      19日      21日     20日     21日      21日

　　节气     大寒      立春      春分      谷雨      小满       夏至

　　高度角   49°       57°       64°       73°       79°       88°

　　7月       8月       9月       10月     11月      12月

　　23日     23日      23日      24日     22日      22日

　　节气     大暑      处暑      秋分       霜降     小雪       冬至

　　高度角   79°      72°         65°       58°       49°        41°

　　通过记录的数据和曲线图，可以发现，在一年中的不同节气，正午太阳的高度角是不同的，角度从冬至开始逐渐变大，夏至时达到最大，然后又逐渐变小，直到冬至，如此不断循环变化。也由此可以看出，太阳高度角和太阳直射点变化规律是一致的。    

　　另外，我注意到，正午太阳高度角的最大值是在夏至日，为88°，最小值在冬至日，为41°。结合北回归线的纬度（北纬23°26′），可以判断出，我的测量地在北回归线以北。    

　　我把采集到的数据写在纸上，画了一个与实验中直杆和影子相似比为1:20的直角三角形，三角形底直角边与斜边的夹角，就是太阳高度角的度数。把这些直角三角形进行立体造型，就成功地通过“立竿见影”的方法，得到了天空中的太阳轨迹。

　　同时，我还利用太阳高度角，计算了所在测量地的纬度。根据太阳高度计算公式H＝90°－|φ±δ|（H表示太阳高度角、φ表示测量地纬度、δ表示太阳直射点纬度），推测出了我所在地区的纬度是北纬25°±1°，属于中低纬度温带地区。

　　通过这些用时很长的实验，我成功地完成了太阳高度角测量实验，“立竿见影”捕捉到了太阳的轨迹。

　　通过实验，我对测量太阳高度角有了一些经验，明白了太阳与地球、太阳与节气之间的一些关系，丰富了自己的知识库。