正午太阳高度角的测定及应用课件

1、 正午太阳高度角的测定及应用 指导教师：张明康、潘双喜参与学生：邵武一中高二（7）班地理兴趣小组研究课题：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

2、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）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）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。当上

3、午标杆的影端落在圆周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。 活动过程活动过程秋分日及其前后，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）;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。CABOab活动原理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

4、。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。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120E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120E基础上加或减去经度差值数，推算出具体经度。活动纪录活动纪录依据以上数据计算出邵武的纬度分别约为27.46度、27.52度、27.42度；经度分别约为115.75度、115.75度与116度。活动时间07年9月22日12：1507年9月23日12：1507年9月24日12：16竹竿长度b158158158竹竿

5、影长a304303304.5 b/a0.51970.5210.5189太阳从正南照过来的时间（即邵武的地方时12：00）分别为北京时间07年9月22日12：15、07年9月23日12：15、07年9月24日12：16，测量数据纪录如下表：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-式中H为正午太阳高度；为当地纬度，取正值；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-120E地方时=两地方时时差 算得邵武的经度是东经*

6、。二、正午太阳高度角的应用二、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(117E，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

7、）冬至日，邵武正午太阳高度最小(3934 )，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=hcot3934 。冬至日，该地正午太阳高度最小(3934 )，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=hcot3934 。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）测量楼间距测量楼高通过测量楼间距是16.7m，楼高是26.6m，楼距与楼高的余切是0.628；根据公式A=hcot3934 ，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

8、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，27N 与直射点的纬距为27一2326=334，所以H大=90一334=8626。若雨棚离上窗框距离为h=60CM,则雨棚最佳宽度为L= hctg8626 。3、合理安装雨棚和热水器在邵武 (117E，27 N)安装一台太阳能热水器，为了获得最多的太阳光热，提高利用效率，那么日照图与热水器安装方式搭配合理的是：为了获得最好的光热效果，热水器的集热管必须与太

9、阳光线直，这样就必须符合：正午太阳高度角 + 集热管与地面（楼面）倾角=90。不同的季节,正午太阳高度不同，则太阳能热水器的集热管与地面（楼面）倾角也不同，所以在安装时最好设计成支架可以伸缩的装置,使可调角度在约47（即冬至时50 26夏至时334=4652）在实际生活中除太阳能热水器外，塑料大棚、玻璃温室的采光面角度调整也相同。二、正午太阳高度角的应用4、农业生产中运用在家禽养殖中，太阳光是促进雏鸡下常生长。发育，产蛋鸡产蛋、繁殖等不可缺少的环境因素。太阳光有很好的杀菌作用，是鸡场环境净化的有效杀菌剂。邵武地处北半球，鸡舍方位朝南，冬季日光斜射，还可以利用太阳辐射和射入鸡舍的光束的保温作用。

10、夏季日光直射，太阳高度角大，直射入鸡舍的光线并不多。如果比较科学利用正午太阳高度知识，充分利用太阳光作用，一定会促进我市家禽养殖发展。 二、正午太阳高度角的应用4、农业生产中运用在种植业中，间作、套作有利于充分利用土地和气候资源，提高复种指数，增加农业总产量，并可争取农时，利用蔬菜多品种均衡供应。在农业生产中，人们已经了解作物旺盛生长阶段对光合有效辐射能的利用率可达5%，而在幼苗期还不到0.1%，作物的间作、套作可充分利用不同太阳高度的入射光，有效地利用太阳辐射能。农户们可以在玉米行中间（套）南瓜或豇豆，在小麦或蚕豆行中间作芥菜（或早熟南瓜、西瓜）等。在城市远郊或经济作物区利用幼龄果园（或桑园）的株、行间栽培植株较矮的蔬菜或在树龄较大的落叶果园或桑园于落叶