第一單元 觀測太陽

活動一：會發光發熱的星球

• 恆星

1. 本身能發出光和熱的天體，稱為恆星，太陽就是其中之一。
2. 與地球的距離最近的恆星是太陽，因此能明顯感受到太陽的光和熱(太陽表面溫度高達5500℃)。

• 陽光和影子

1. 一天中，在不同時間觀察同一物體的影子，影子的方位和長度會隨著時間改變，而影子的變化是由於太陽在空中的位置改變所造成。
2. 光源照射的高度角越大時，影子越短；當高度角越小時，影子越長。
3. 光源的方位與影子出現的方位相反。

活動二：太陽位置的變化

• 太陽的位置

1. 太陽的方位：和影子相反方向的方位。
2. 太陽的高度角：太陽、物體頂端到影子末端的連線與地面的夾角。
3. 自製太陽觀測器測量高度角：棉線從吸管頂端拉直到影子末端，棉線的末端對準量角器的中心點，測量棉線和影子的夾角。

• 地球自轉

1. 太陽位置的改變是由於地球本身不停的自轉。
2. 當我們所在位置轉至面對太陽時，就是白晝；轉至背對太陽時，就是黑夜。
3. 地球的自轉軸傾角大約是23.5∘。

• 一天中，太陽位置的變化

1. 太陽會從東向南，再向西移動。
2. 高度角由小逐漸變大，再變小，中午時的高度角最大。

四、不同季節的太陽位置

1.接近夏季時，日出時間較早；接近冬季時，日出時間較晚。

2.一年中，太陽在中午時的高度角會由小逐漸變大，再變小；6月中午時的太陽高度角最大，12月最小。

3.四季的氣溫變化和太陽的高度角有關：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。

4.春分、夏至、秋分、冬至

j當地球繞著太陽公轉至不同位置時，陽光直射地球上的緯度也不相同。

k古人為了耕種需要，依據此現象制定了”分”與”至”。

l”分”為平分意思，春分與秋分是一年中白晝與黑夜一樣長的日子；”至”為最、達極點意思，夏至是白晝最長的日子，冬至是黑夜最長的日子。

5. 一年中，日出、日落的方位和高度角會隨著季節不同而有規律性的變化。

j春分和秋分，日出在東方，日落在西方；夏至時，太陽會從東偏北方升起，從西偏北方落下；冬至時，太陽會從東偏南升起，從西偏南方落下。

k中午12時的太陽高度角，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。

活動三：太陽與生活

• 提供自然界生物生存所需

1. 幫助植物製造生長所需養分。
2. 幫助動物維持適當的體溫。

• 日常生活中，利用太陽的光和熱

1. 利用太陽的光和熱來殺菌，並使潮濕棉被較快變乾。
2. 太陽的熱可以晒乾食物，延長保存期限。

• 古人利用日影的規律變化發明了日晷。
• 現代人利用太陽的光與熱研發科技產品

1. 太陽集熱板：透過收集太陽的熱能，來替水加熱；而在臺灣裝設太陽能熱水器時，因位於北半球，太陽四季的運行軌跡偏南，故大多將集熱板朝向南方，以便吸收較多的熱能。
2. 太陽電池：將太陽光能轉換為電能的主要元件，太陽能板則由許多個太陽電池組成。
3. 太陽能板：將光能轉變成電能，用來供應大量的電能，例如太陽能計算機、太陽能路燈。

※科學閱讀：中國古代天文學的先驅~郭守敬

一、時間、地點：元代天文學家郭守竟在河南登封建造中國現存最古老的天文臺。

二、設計：高聳的城樓就像是一根樹立在地面的杆子，稱為”表”；臺下有一個類似長堤的構造，相當於測量長度的尺，稱為”圭”；當陽光照射建築物，橫梁的影子就會投射在圭上。

三、成就：透過測量一年中正午影子長度的變化，定出”一年的長度(365.2425日)；且將長時間觀測資料彙整起來，編纂出當時最先進的曆法~授時曆。