Transcript 第一單元太陽的觀測
觀測太陽 會發光發熱的星球 太陽位置的變化 太陽與生活 1 傾斜軸 23.45 赤道 秋 冬 地球自轉軸 o 夏 春 2 會發光發熱的星球 1-1 太陽的光和熱 還沒發明電燈以前，人們的作息都配合 太陽的升落，所以有「日出而作，日落而 息」的古諺。 想一想，白天和夜晚的景象有什麼不同？ 3 ▲白天的景象 ▲夜晚的景象 4 1.白天和夜晚光線的明暗有什麼不同？ 白天有陽光照射，光線充足，比較明亮； 夜晚太陽下山後，天色變暗，必須靠各 種燈光提供照明。 2.白天和夜晚的氣溫有什麼不同？ 白天在陽光照射下，氣溫較高，夜晚太 陽下山後，氣溫較低，而且越晚氣溫越 低。 5 太陽是一顆會發光、發熱的恆星，它為地球帶 來光和熱。白天當太陽緩緩上升後，會有哪些情 況或現象？ ▲ 陽光下的植物顯得綠意盎然 陽光穿透窗戶讓室內變明亮 6 ▲ ▲在陽光下會感覺熱 ▲陽光下的沙灘溫度很高 7 站在陽光下和站在陰影處，會有什麼不同的 感受呢？ 在太陽下，經過陽光照 射後，會感覺比較熱或 溫暖。若在陰影處，不 是太陽直射處，就會感 覺比較涼爽。 8 1-2 陽光和影子 太陽出來了，被陽光照射的物體會產生影子。 太陽和影子有什麼關係？ 因為光是直線行進的，當陽光照射到不透明的 物體，物體會擋住光線，在陽光照射的相反方 位產生影子。 9 影子在光源的對面 10 到校園或住家附近實際觀測，同一個物 體的影子，在不同時間有什麼不同？影子 是怎樣變化的？ 影子的方位和長度會隨著時間而改變。 ▲8時 ▲12時 ▲16時 11 1.不同時間觀察，影子的方位會改變嗎？ 是怎樣改變的？ 影子的方位會改變，上午影子偏西方，中 午影子偏北方，下午影子偏東方。 2.不同時間觀察，影子的長度會改變嗎？ 是怎樣改變的？ 影子長度會改變，上午及下午影子較長， 中午影子較短。 12 我們可以利用手電筒來實驗看看，光源位置和 影子之間有什麼關係？ 光源位置和影子的關係 1.將竿子立於方位盤中心，用膠泥固定，並將 量角器固定在竿子後面。 2.以手電筒分別從東方高度角30°和60°照射竿 子，觀察並比較影子有什麼不同。 高度角30° 高度角60° 13 3.以手電筒分別從東方高度角60°、90°和西方高 度角 60°等位置照射竿子，觀察並比較影子有 什麼不同。 東方高度角60° 高度角90° 西方高度角60° 實驗時應先把室內燈光關掉，或者在暗處操 作，才能清楚觀察到影子的變化。 14 手電筒的位置改變，對物體影子的長度和 位置有什麼影響？ 影子的長短與光源的位置有關。光源照射 高度角越大，影子越短；光源照射高度角 越小，影子越長。影子的方位與光源的方 位相反。 15 太陽位置的變化 2-1 太陽在哪裡 一天中，同一個物體的影子會隨著太陽的位 置不同而改變。說一說，現在太陽在天空中的 什麼位置？ 觀測太陽時， 眼睛不能直 視太陽，以 免受傷。 16 怎樣從物體影子的方位和長度來推測太陽 的位置呢？ ▲上午的影子 ▲中午的影子 ▲下午的影子 17 1.一天中，物體影子的方位和長度是怎樣 變化的？ 從上午到中午，再到下午，物體影子的 方位會由偏西方→北方→偏東方；影子 長度也會由長→短→長。 2.太陽、物體和物體的影子，三者的位置 有什麼關係？ 太陽、物體和物體的影子，三者的位置 有相對關係，影子的方位與太陽的方位 相反。 地點不同，變化方式會有什麼改變呢? 18 從物體影子的方位和長度，可以推測太 陽的位置，但是不夠準確。要準確描述太 陽在天空中的位置，可以利用方位和高度 角來表示。 ▲下午的影子朝東方， 長度較長。太陽在西 方照射角度較低。 19 太陽的方位 測量太陽的方位時，要先找出竿影的方位， 和竿影相反方向的方位，就是太陽的方位。 南 東 太陽方位：西南方 西 竿影方位：東北方 北 20 方位角 北方 0度 西北方 315度 東北方 45度 西方 270度 東方 90度 東南方 135度 西南方 225度 南方 180度 21 從竿影的方位角 可以反推太陽的方位角(相差180度) 22 太陽的高度角 太陽的高度可以用高度角來表示。太陽高度 角是指太陽、竿頂到竿影末端的連線與地面的 夾角。 竿頂 太陽高度角 竿影末端 23 24 怎樣觀測太陽的方位和高度角？你可以參考下列 方法，也可以分組討論，設計自製的太陽觀測器。 測量太陽的方位 1.將指北針盤面上的南、北，對準方位盤上 的南、北後黏貼固定，再移動整個方位盤， 利用指北針確認實際方位。 2.將竿子立於方位盤中心，並在棉線的一端 綁上小重物，另一端固定在竿子上，以確 定竿子是否垂直於地面。 25 3.觀察竿影的方位，和竿影相反方向的方位就 是太陽的方位。 圖釘 竿子 竿影的方位 棉線 小重物 方位盤 指北針 26 測量太陽的高度角 1.將另一條棉線固定在 竿子頂端，從竿頂拉 到竿影末端。 2.用量角器測量棉線和 影子的夾角，就是太 陽的高度角。 你們這組打算怎麼製作太陽觀測器？ 請依照你們的想法做做看。 太陽高度角 27 薇閣小學關頤樓頂測量太陽高度角的情形 •太陽仰角越大，影子越短。 28 太陽的仰角(高度角) 在12點前由小到大、12點後由大到小 方位角是從東到西 29 2-2 記錄一天中太陽的位置 想一想，怎樣記錄一天中太陽在天空移動的路徑？ 可以用太陽的方位和高度 角來表示太陽的位置。 要在不同的時間觀察、 記錄。 紀錄表中還要包含哪些項 目呢？日期、時間、地點等。 30 設計好太陽觀測紀錄表之後，選擇一個晴朗的 天氣，到戶外空曠的地方，每隔一段時間記錄一 次太陽的位置吧！ 31 下列是翔翔的太陽觀測紀錄表，你能根據翔翔 的紀錄表，說出太陽在天空中是怎樣移動的嗎？ 9 李翔翔 22 嘉義縣 北回國小操場 觀測時間（時） 8 10 12 太陽方位 東方 東南方 南方 53 67 太陽高度角（度） 28 14 16 西南方 西南偏西 52 27 32 翔翔根據自己的觀測結果，畫出一天中太陽高 度角變化的折線圖。說一說，你在圖中發現哪些 訊息？ 8時～12時，太陽高度角越來越大，12時的高度 角最大，12時～16時，高度角越來越小。 太 陽 高 度 角 ︵ 度 ︶ 時間（時） 33 1.一天中，太陽的方位是怎樣變化的？ 一天中，太陽的方位是由東向南，再 向西移動。 2.一天中，太陽的高度角是怎樣變化的？ 太陽的高度角在什麼時候最大？ 從上午到中午，再到下午，太陽高度角 由小變大，再變小；中午時，太陽高度 角最大。 34 2-3 不同季節的太陽位置 下列兩張照片是在同一地點，不同日期 所拍攝的日出照片。仔細觀察太陽的位置， 你有什麼發現？ 1.相同的地方： 都是在相同地點拍的 拍攝角度都相同 2.不同的地方： 太陽位置不同 太陽高度不同 拍攝時間不同 天空明亮程度不同 35 我發現，夏季時太陽從左邊山頂（東 偏北方）升起，日出位置比較高。 6月20日的日出 36 我發現，冬季時太陽從右邊山頂 （東偏南方）升起，日出位置…… 比較低 12月20日的日出 每一天的日出時刻，太陽的位置都會有一些改變。利 用地面景物當參考體，每隔一段日期比較一次，就能看 出太陽位置的變化。 37 下表是明瑋在每個月20日中午12時觀測太陽高度角的 紀錄表，以及根據太陽高度角紀錄表所畫出的折線圖。 說一說，你有什麼發現？ 1月～6月，太陽在中午時的高度角越來越大，6月時最 大；6月～12月，高度角越來越小，12月時最小。 地點：嘉義地區 太 陽 高 度 角 ︵ 度 ︶ 日期 38 1.中午12時太陽高度角最大的月分屬於什麼季 節？太陽高度角最小的月分屬於什麼季節？ 一年中，中午12時太陽高度角最大的是6月， 屬於夏季；太陽高度角最小的是12月，屬於 冬季。 2.一年中，太陽的高度角是怎樣變化的？ 一年中，太陽在中午時的高度角從1月開始逐 漸變大，6月時最大，然後逐漸變小，12月時 最小。 39 春分、夏至、秋分、冬至名稱由來 春分、夏至、秋分、冬至是二十四節氣中的一部分， 節氣是中國先民根據太陽的運行制定的。先民們利用 太陽移動的規律性來計時，他們發現每天中午所看到 的竿影長短變化具有規律性，夏至的竿影最短；冬至 的竿影最長；到了春分、秋分，竿影長度則介於中間。 名稱 可能的日期 名稱 可能的日期 春分 3月20日到22日 夏至 6月20日到22日 秋分 9月22日到24日 冬至 12月21日到23日 40 不同的季節，太陽在天空中的位置是怎樣變化 的？下列是嘉義地區的長期太陽觀測紀錄表，說 一說，你有什麼發現？ 季節不同，太陽升落的方位不同；高度角也不一 樣。 ★在嘉義地區觀測時，夏至中午12時太陽的位置剛好在頭頂上，所以紀錄表上無方位。 41 ★在嘉義地區觀測時，夏至中午12時太陽的位置剛好在頭頂上，所以紀錄表上無方位。 方位角 90度 102度 123度 177度 234度 256度 270度 方位角 68度 77度 84度 276度 283度 292度 方位角 90度 102度 123度 177度 234度 256度 270度 方位角 ─ 125度 147度 181度 215度 236度 ─ ─ 42 太 陽 高 度 角 ︵ 度 ︶ 時間（時） 比較不同季節中午12時的太陽高度角，可以發現從春 分到夏至，高度角越來越大；從夏至到秋分，再到冬至， 高度角則越來越小。 43 A 太 陽 高 度 角 ︵ 度 ︶ B C D 時間（時） 44 夏至 天空就像一個圓 頂帳篷，右圖是根 據嘉義地區長期觀 測太陽的紀錄表， 以假想線條畫出一 年中，太陽在天空 運行的軌跡。 說一說，你能從 這張軌跡圖中，發 現哪些訊息？ 春分、秋分 冬至 日落 日落 ▲一年中，嘉義地區太陽運行軌跡示意圖。 45 1.春分、秋分這兩天，日出的方位在東方， 日落的方位在哪裡？ 日落方位在西方。 2.春分、夏至、秋分、冬至這四天中，哪 一天中午12時太陽升得最高？這一天， 日出、日落的方位分別在哪裡？ 夏至中午12時，太陽升得最高；這一天， 日出東偏北方；日落西偏北方。 46 3.冬至這一天，太陽會升到頭頂嗎？日出、 日落的方位分別在哪裡？ 冬至這一天，太陽無法升到頭頂上方； 日出東偏南方；日落西偏南方。 4.一年中，太陽的運行具有什麼規律性？ 春、夏之間，日出方位由正東方向北移； 夏、秋之間，日出方位漸漸回到正東方； 秋、冬之間，日出由正東方向南移；冬、 春之間，日出方位又漸漸回到正東方。 47 太陽和四季有什麼關係？ （6/22） 90° 北 季節 晝夜關係 中午太陽高度角 中午竿影長短 陽光 氣溫 夏至 日出 東 （3/21、9/21） 春分、秋分 66.5° 冬至 （12/22） 43 ° 日出 南 日落 西 日落 夏至 春、秋分 冬至 晝最長夜最短 晝夜相當 晝最短夜最長 90度 66.5度 43度 最短 適中 最長 強 中 弱 高 適中 低 48 結論 • 一年中日期越接近夏至，日出時間越早， ，日出方位角越小，白天時間越長；中午 太陽高度角越大；日落時間越晚，日落方 位角越大。 • 請試著把下列日期（ 3/1，5/1，7/1 ）依題 目排出大小。 • • 日出時間由早到晚 7/1→ 5/1→ 3/1 • • 日出方位角由大到小 3/1→ 5/1 → 7/1 • • 中午太陽高度角由大到小7/1→5/1 → 3/1 • • 日落方位角由大到小 7/1→ 5/1 → 3/1 49 太陽高度角四季的變化 100 高度角 80 春分 秋分 60 夏至 40 冬至 20 0 時間 如果把5月1日的太陽高度角畫在上圖，會落在 哪個區域? 在臺灣，夏季氣溫高，冬季氣溫低。氣溫 高低和太陽高度角有什麼關係？下表是小君 查到在嘉義地區觀測的平均氣溫及中午的平 均太陽高度角紀錄表。說一說，你有什麼發 現？ 從1月到6、7月之間，中午的太陽高度角漸 漸變大，平均氣溫也慢慢升高；從6、7月 到12月之間，中午的太陽高度角漸漸變小， 氣溫也慢慢降低。 51 地點：嘉義地區 從紀錄表和折線 圖中可以發現，夏 季中午，太陽高度 角較大，氣溫較高； 冬季中午，太陽高 度角較小，氣溫較 低。四季的氣溫變 化和太陽的高度角 有關。 月 平 均 氣 溫 ︵ ℃ ︶ 月分（月） 52 太陽與生活 3-1 太陽和我們的生活 太陽提供地球上生物所需要的光和熱，如果 沒有陽光，地球上的生物就無法生存了。 ▲陽光幫助植物製造生長 所需的養分 ▲陽光幫助動物維持適當 的體溫 53 除了自然界的生物必須仰賴太陽生存之外， 日常生活中，我們可以利用陽光來做什麼事 呢？ 例如晒乾衣物與食物、保持生活環境的溫度、 提供熱能，是白天最佳的照明來源等。 ▲利用太陽的光和熱來殺菌，並 使潮溼棉被較快變乾。 ▲太陽的熱可以晒乾食物，延 長保存期限。 54 太陽每天規律的升落，影子的方位和長度也呈 現規律的變化，古人利用這樣的現象發明了日晷， 從晷針影子投射在晷面上的方位，即可判斷當時 的時刻。 ▲ 北京 故宮的日晷 ▲ 宜蘭 傳統藝術中心的日晷 55 英國古巨石群 在英國 倫敦西南方的鄉間，有一處四千多年前就 存在的巨石群。科學家認為巨石的佇立位置，似 乎可以用來推測出夏至太陽升起的位置，從相反 方向的同一角度，則可觀察到冬至當天太陽落下 的位置。所以這群巨石可能是當時的人們為了找 出太陽運行的軌跡而建造的。 56 太陽的光和熱是地球主要的能量來源，隨著科 技進步，科學家積極研究利用太陽能的方法。你 知道下列這些生活用品或科技產品，怎樣利用太 陽的光和熱嗎？ ▲ 太陽集熱板吸收太陽的熱，讓水 變熱，供應人們熱水。 太陽能板可以追蹤陽光，調整角度， 將光能轉變成電能，供太空站使用。 太陽能 太空站 熱水器 57 ▲ 太陽能 太陽能 計算機 路燈 ▲太陽能板吸收陽光，轉變成電能儲 存起來。 ▲ 太陽能板將光能轉變成電能。 58 1.研究及應用太陽能對我們的生活有什麼好處？ 太陽能取之不盡、用之不竭，而且不會產生汙 染，如果可以善加應用，不但能減少對石油、 煤、天然氣等能源的依賴，也可以改善地球的 環境。 2.如果沒有太陽，對我們的生活會有什麼影響？ 太陽提供地球上生物所需的光和熱，讓地球維 持適合動、植物生長的氣候和環境。如果沒有 陽光，植物無法生長，動物沒有食物來源，地 球上將沒有任何生命可以生存。 59 除了使用專業的太陽濾光眼鏡，查一查，還有 什麼方法可以安全的觀測日食？ 如果沒有望遠鏡，可以利用「針孔成像」原理投 影觀察；有望遠鏡的，可以利用「投影法」。這 兩種觀測方式都是把陽光投影到紙板或地面的間 接觀測方式，陽光不直接進入眼睛，比較安全。 60 30 45 55 65 西南偏西 68 64 52 40 61