探究為什麼-地球的晝夜與四季的模擬

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簡介

相信許多人有在台灣東部的海岸迎接曙光；西濱的海岸觀賞日落的經驗，我們可以看見太陽的東升西落，究竟是什麼原因造成的?夏天的時候白晝的時間較長；黑夜較短，而冬天時白晝與黑夜的時間長短卻是相反的，這其中的原因和什麼有關? 本次的活動將透過地球儀與手電筒來模擬地球晝夜的變化，並搭配PASCO無線光感應器進行分析與延伸思考

活動所需設備與材料

• 無線光感應器(PS-3213) 
• SPARKvue軟體
• 地球儀
• 手電筒與支架

活動流程

PART1-太陽照射下南北半球的光照度

1. 將光源(手電筒)固定於距離地球儀大約30cm的位置，並開啟光源
2. 啟動無線光感應器，並連接至SPARKvue軟體
3. 調整地球儀的角度，使光源直射照向南半球的位置
4. 使用膠帶將無線光感應器固定於北半球上面向光源的任一位置(環境光感應元件需朝向光源)

5. 微調地球儀的角度，使光源與感應器在同一直線上
6. 點擊開始測量，觀察此時北半球位置的光強度，數值穩定後點擊記錄(建議軟體中以手動記錄的模式操作，並以長條圖呈現)
7. 將無線光感應器取下，並固定於正下方的南半球位置，並觀察光照度的變化與記錄數據，完成後點擊停止量測
8. 將無線光感應器取下，現在調整地球儀的角度，使光源直射照向北半球的位置
9. 以相同的方式，分別量測南北半球的光照度

    PART2-台灣冬季與夏季晝夜的模擬

10. 現在於軟體中建立「光照度vs,時間」的座標圖
11. 將無線光感應器固定於地球儀上台灣的位置
12. 調整光源與地球儀的位置與角度，使光源可以直射照向南半球，而光感應器與光源位在同一直線上
13. 旋轉地球儀，使光感應器位在黑夜的位置
14. 點擊開始量測，現在以西向東轉的方向轉動地球儀，將光感應器逐漸面向光源，接著再進入黑夜，觀察過程中光照度的變化，完成後點擊停止量測
15. 現在移動光源的位置，並調整地球儀的角度，使光源以直射朝向台灣的位置(不需要移動地球儀及取下光感應器)
16. 以相同的方式進行晝夜的模擬，觀察過程中光照度的變化

問題討論

1. 太陽直射北半球與南半球，是分別模擬台灣的什麼季節?
2. 根據結果，造成台灣夏季與冬季氣溫差異的主要原因是什麼?
3. 觀察模擬晝夜的過程，並解釋太陽東升西落的原因，台灣的西部海岸看的到日出嗎?
4. 比較台灣的冬季與夏季，晝夜的光照度變化有麼差異?
5. 在地球儀上選一個您最想去旅遊的國家，想想看若是在台灣的夏季前往，則該國家的晝夜變化應該是如何?與台灣有什麼差異?
6. 想想看如果是台灣的夏季，則北極與南極地區的晝夜變化會是如何?

課程下載

相關課程:四季的晝夜與溫度

延伸探索: 光照度與溫度的關係