太陽東出西落？
— 一個觀察日出日落的活動 郭炳偉

 

很多人都認識「日出東方，日落西山。」這句說話。但這句說話只能籠統地描述太陽出沒的大概方向。事實上，在大多數日子裏，太陽並不是在正東和正西方出沒的。以日出來說，除了在春分和秋分前後幾天，日出於正東方之外，其他日子都是偏離正東的。除了日出的方向會改變外，太陽在天空的軌跡也有變化，導致太陽光有時直射或斜射到地面上，季節的變化也是由此而起﹙見圖 1﹚。香港位於北緯約 22 度，日出方位角變化的範圍，是在 65 度﹙夏至日﹚至115度﹙冬至日﹚之間﹙正東是 90 度﹚。太陽在中午的仰角變化，則由約 100 度﹙夏至日﹚至約 45 度﹙冬至日﹚。

造成這些改變，全因為地球自轉的軸心是傾斜的。若果學生有機會看到這個變化，應有助他們瞭解四季的成因。不過，用肉眼直接觀察太陽的日出點及其在天空的軌跡，容易損害眼睛。本文介紹一個簡單、安全、便宜的方法，讓學生自行觀察這些變化。但學生必需要有耐性和恆心，才能得到好的觀察結果。

這方法是用投影方式，來記錄太陽在天空的位置。最重要的器材是一個透明半球狀的膠盆，如沙律盆。我用的一個是從百貨公司的廚房用具部購買的，售價約 20。首先，把膠盆放在一處由早上到傍晚都有陽光照射到的地點，把膠盆反轉，使底部朝天。這樣，我們便可以膠盆的底部當作天球的球面(天球是指天空像個球體，蓋著地面)，然後在膠盆的球面記錄一日之內，太陽在天空的軌跡。膠盆放置的位置應劃上記號，以便膠盆移位後，仍可放回原位 。 另外放置膠盆的中心點亦要劃上記號。

如要尋找太陽在天空的位置，可以把筆尖在膠盆的球面上移動，直至筆尖的日影與中心點重疊﹙圖 2﹚。這時中心點和筆尖所連成的直線，向天空伸延，便是太陽在天空的位置。如果把膠盆的球面比作天空，筆尖的位置就代表太陽在天空的位置。這時便可以用筆在膠盆上劃一個「x」，以記錄太陽的位置，並寫下當時的時間。這種方法的好處，是毋須直接觀察太陽，所以比較安全。由早上到傍晚，大約每隔一小時記錄一次，便能記錄得當天太陽在天空的軌跡。如果能在冬至、春分、夏至的日子做記錄，應可得出如圖 3 的結果。圖 3 所顯示的三條軌跡，便是我在 1998年的冬至， 1999年的春分及 1999年的夏至錄得的。因春分和秋分的軌跡是相同的，所以秋分的記錄從略。
 


按此圖 
 太陽的軌跡，每天的變化很少，因此即使碰上陰天，或基於其他原因而無法錄得一條完整的軌跡，也可在數天之內補上。

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Copyright (C) 2000 HKIEd APFSLT. Volume 1, Issue 2, Special Section II (Dec., 2000)