南北半球太阳周日视运动的比较研究

谢梦璐

古人云，东西升日月，昼夜如转珠。古人亦云，日出而作，日落而息。可见地球生命与太阳息息相关，我们每天都见到太阳，知道太阳是东升西落，那么太阳究竟是从东偏南还是东偏北升起？从西偏南还是西偏北落下？偏几度？升落过程又是怎样的？根据这些问题开展南北半球研学课程，基于小学生的年龄特征和天文学的学科特征，以观测为核心设计和实施，研究南北半球太阳周日视运动轨迹测绘——奥克兰与慈溪一天中太阳高度角的对比及应用。

研学目标

在北半球（中国·慈溪）绘制冬日太阳周日视运动轨迹图，在南半球（新西兰·奥克兰）绘制夏日太阳周日视运动轨迹图;将南北半球的太阳周日视运动轨迹进行比较，得出异同点，完善地日系动态模型。

背景资料收集

天文学上，观测分析某个天体时，将其投影在天球上，在观测者看来天体就像在天球上运动，称为天体视运动。根据太阳视运动周期，可分为周日视运动和周年视运动，太阳的周日视运动就是太阳在天穹上东升西落，实质上是地球自转的一种反映。由于地球每年（恒星年）绕太阳公转一圈，太阳每年在天球上走过的轨迹便是黄道。

材料准备

软件：手机指南针。

工具：太陽轨迹记录表、指南针、太阳高度测量仪。

研学安排

阶段1：2019年1月23—30日

提前与新西兰AlbanyPrimarySchool的教师对接，共同完成校内部分研学主题项目的设计。主要内容包括学习目标、总课时、分课时教学设计及主要导师等，与对接公司确定研学行程，确定需在校外开展项目的具体时间和地点。北半球太阳周日视运动轨迹测绘安排见表1。

阶段2：2019年2月13—20日

南半球太阳周日视运动轨迹测绘具体安排见表2。

阶段3：2019年2月24日

返回慈溪后，分组完成研学报告、展示和小组互评，以及教师评价，同时鼓励各小组对研学报告进行修改。

研学过程

北半球太阳周日视运动的观测

观测方法2019年1月24日，在北半球浙江慈溪（地理坐标东经121°2′～121°36′、北纬30°2′～30°19′，市中心为东经121°14′、北纬30°10′），将太阳高度测量仪放在桌面或地面上，转动底盘上的螺丝，将底盘调平，使测量仪保持水平，转动测量仪，至影子最细时停止，再转动转轴，至光点投射到十字架中心为止，观察记录太阳方位角与太阳高度角，每小时记录1次，测量3天确保数据精准。

观测结果太阳周日视运动轨迹描绘过程及结果如图1、图2所示。

完成北半球观测后，于2019年2月12日前往南半球新西兰奥克兰。

南半球太阳周日视运动的观测

观测方法2019年2月15日，在南半球奥克兰（南纬36°52′，东经174°46′，市中心南纬36°51′00″，东经174°47′00″），使用指南针和太阳高度测量仪测绘太阳周日视运动。在奥尔巴尼小学的一块空旷草地上，学生将太阳高度测量仪的位置固定，使用指南针将测量仪的0度对准北方，转动滑脚板，将太阳影子调至最细，然后将太阳光斑调至圆圈中心。每小时测1次，得出太阳运动轨迹，但傍晚天气常常多云或阴，对测量结果产生了一定的影响。

观测结果太阳周日视运动轨迹描绘过程及结果如图3—图6所示。

10天后返回慈溪，对数据进行整理总结，对比南北半球太阳周日视运动轨迹的差异。

研学评价

过程性评价要点

按规定的板块完整地制订研学计划;按计划完成研学活动，在研学手册记载表上有完整、准确的记录;积极与同伴合作交流，包括与新西兰同学的交流;积极展示研究成果，表达清晰到位。根据评价要点，以设计评价量表、教师观察等途径落实评价，具体方式包括学生自评、互评、教师每日评语、家长远程评价等。

终结性评价要点

研究性学习报告的完成度;借助PPT等媒体工具，成果展示效果好;小组合作呈现，表达清晰。根据评价要点，以作业评议的途径落实评价，评价主体为学生、教师、家长。