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探究為什麼-地球的晝夜與四季的模擬

JUL 09 ,2020

 

<本內容版權所有,轉載請註明出處>

 

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

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)

  

  1. 微調地球儀的角度,使光源與感應器在同一直線上
  2. 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)
  3. 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
  4. 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
  5. 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

  1. 現在於軟體中建立「光照度vs,時間」的座標圖
  2. 將無線光感應器固定於地球儀上台灣的位置
  3. 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
  4. 旋轉地球儀,使光感應器位在黑夜的位置
  5. 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
  6. 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)
  7. 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?