第三章 黃道平面

　　青澀懵懂的莊波，制造太空自由穿梭系統(tǒng)的執(zhí)念深種，滿心都是穿梭在星際之中的期待。

　　轉(zhuǎn)眼間離李聲洪允若同學們參觀中國國天眼已過去三個月。而三個月后的2019年3月20日，是令李聲洪和所有全班同學的都歡欣鼓舞的日子。因為這一天，他們得到了可以參觀中國天眼的消息。國家天文臺回復《關(guān)于同意岑思中學請求帶領(lǐng)高一（18）全體同學參觀500米口徑球面射電望遠鏡的通知》的文件呈現(xiàn)在高一（18）班全體同學的面前，而他們不知道的是，從現(xiàn)在開始，他們將會是這個星球上最為特殊的一群人。

　　“同學們，國家天文臺已經(jīng)同意了大家參觀中國天眼的請求，下課后請班長統(tǒng)計好本班同學的人數(shù)，男女生數(shù)量，便于安排車輛和住宿，費用和車輛由學校統(tǒng)一承擔，同學們準備好筆記本和筆用來記錄學到的知識和心得。明天早上8點50在校門口集合，9點準時出發(fā)，同學們必須準時喲”李聲洪笑嘻嘻的說到，臺下的學生聽到這樣的安排，更是將課堂的氣氛推向了有史以來的最高潮。

　　下課后，高一（18）班即將參觀中國天眼的消息瞬間傳遍了全校，惹得大家眼睛里都是羨慕的小星星。很多人不理解，為什么這次李聲洪的要求得到了學校和教育部門的支持，只有那些與李聲洪一道進入岑思中學任教十多年現(xiàn)在已經(jīng)走上了學校領(lǐng)導崗位的同事明白，李聲洪這么多年來任勞任怨，對于身邊的同事升職加薪自己原地踏步也從來沒有放棄過對學生認真負責的態(tài)度，他這為了學生難得提出來的一次請求，應該得到支持。而教育部門的支持和天文臺的同意，則是因為李聲洪前后共計在國家級和省級報刊雜志上發(fā)表過5篇研究太空星系及太空科技未來發(fā)展方向的論文，使得各級政府給與了各級教育部門充分肯定，得到了中國科學院國家天文臺的贊揚，在各方的支持下，這份申請很順利的就得到了支持。

　　2019年3月21日，正值春分時節(jié)，溫暖的陽光照射在李聲洪和高一（18）班48名孩子身上，暖洋洋的很舒服。

　　“同學們，大家知道今天是什么日子嗎？”李聲洪借著這個機會，給大家繼續(xù)講授知識。此時，電視屏幕內(nèi)容轉(zhuǎn)換成課件。本次參觀派出了兩輛大巴車，另一輛車上則是由班主任伍欣老師帶領(lǐng)，大巴車上電視內(nèi)也播放著同樣的課件，班主任老師客串了一把地理老師。

　　“今天是咱們?nèi)⒂^中國天眼的日子?！比嗤瑢W異口同聲的答道。

　　“今天是3月21日，是春分，今天太陽光直射赤道，這里就涉及到一個太陽高度角的知識。春分日(秋分日同理，太陽直射點在赤道)某時刻太陽直射(0°，x°E)這一點，x°E經(jīng)線上各點都是正午?！?p>　　“日升日落，同一地點一天內(nèi)太陽高度角是不斷變化的。時角是以正午12點為0度開始算，每一小時為15度。即14點和10點分別為30度和-30度。日出日落時角度都為0?！?p>　　太陽高度角隨著地方時和太陽直射點的變化而變化。太陽直射點緯度以δ表示，觀測地地理緯度用φ表示(直射點與觀測點緯度都是北緯為正，南緯為負)，地方時(時角)以t表示，有太陽高度角的計算公式:

　　sin h= sin φ sin δ+cos φ cosδ cos t

　　正午時太陽高度角最大(90°)，時角為0，以上的公式可以簡化為:

　　sin h=sin φ sin δ+cos φ cos δ

　　由兩角和與差的三角函數(shù)公式，可得

　　sin h=cos(φ-δ)

　　因此，

　　對于太陽位于天頂以北的地區(qū)而言，h=90°-(φ-δ);

　　對于太陽位于天頂以南的地區(qū)而言，h=90°-(δ-φ);

　　二者合并，因為無論是(φ-δ)還是(δ-φ)，都是為了求當?shù)鼐暥扰c太陽直射緯度之差，數(shù)值一定是正值，因此賦予他們絕對值，所以正午太陽高度角計算公式:

　　h=90°-|φ-δ|對于(0°，x°E)這點來說，它離太陽直射點的緯度距離也就是|φ-δ|的值為0°，它的太陽高度角就是90°。

　　另外一個觀測點，(1°N，x°E)與太陽直射點的緯度差為1°

　　此時，這一點的太陽高度角為89°(根據(jù)太陽高度角計算的公式h=90°-|φ-δ|)。

　　(1°S，x°E)與太陽直射點的緯度差也是1°。

　　因此，當?shù)氐奶柛叨冉且彩?9°。

　　“太陽高度角這個知識點，大家都清楚了嗎？”李聲洪看著大家沉靜思考了一會后問道。

　　“李老師，我們平常用到的只是太陽高度角還是公式上面表示的需要計算出對應的正弦值呢？”

　　“在日常的考試中，一般只要得出角度即可。”

　　“李老師，我發(fā)現(xiàn)這個公式最本質(zhì)的地方，也就是直射點的緯度和觀測點緯度這兩個變量之差，為什么還要用90°減去差值呢，這個是什么原理??？”

　　“恩，唐妮同學問得好，這也是我需要給大家講授的關(guān)鍵。太陽高度角實際上是觀測點做切線后切線與正午十二點太陽光照射線所成的夾角的余角，我們可以以赤道為基礎，當太陽直射赤道時，太陽光照射線與赤道切線所成角度為90°。當這條切線逐漸往南北移動，隨著緯度的增加，那么切線與太陽光照射線所成角度就會逐步變大，反之，則其余角就會變小，也就是太陽高度角逐漸變小?！?p>　　“恩恩，這樣理解起來我以后都不會忘記了?！币恍W生甚至是根據(jù)李聲洪的解說比劃起來角度，李聲洪心里欣慰的笑了。

　　“太陽高度角逐漸變小，也就意味著觀測點獲得的熱量逐漸減少。所以理論上來說，離太陽直射點越近，溫度越高，離太陽直射點越遠，溫度越低。”

　　“李老師，理論上是這樣，實際上和理論上有什么不一樣嗎？”

　　“在實際生活中，由于地形地貌、水陸介質(zhì)、海拔高度的不同，會呈現(xiàn)出與理論不一致的地方，但是這并不矛盾。首先是地形，由于山脈阻擋，所以低緯度陰面的溫度相較于近距離山脈的陽面溫度會更低，這是因為陽面可以受到太陽照射；而地貌方面，隔壁沙灘和森林綠地溫度的變化快慢不一，隔壁沙灘由于沒有植被覆蓋，溫度變化快，森林綠地因為植被覆蓋氣溫變化沒有戈壁沙灘顯著，所以在一段時間內(nèi)，會有與理論不一致的地方；水陸介質(zhì)方面是由于水陸介質(zhì)的不同，陸地溫度變化更加顯著，所以當夏季或者是白天受到太陽直射后，升溫比水面快，這就會導致相鄰地區(qū)高緯度的陸地比相鄰地區(qū)低緯度的海洋溫度更高，而在冬季或者晚上，則相反；最后是海拔高度差異，海拔越高，溫度越低，理論上是海拔每升高100米，氣溫下降0.6℃，所以低緯度高海拔地區(qū)可能比高緯度低海拔地區(qū)溫度更低?！?p>　　“李老師，那太陽會直射北極和南極嗎？那里可是有那么多的冰層呢。”

　　“這個是不會發(fā)生的，因為太陽行動軌跡在是一個黃道平面”