第三章 黄道平面
转眼间离李声洪允若同学们参观中国国天眼已过去三个月。而三个月后的2019年3月20日，是令李声洪和所有全班同学的都欢欣鼓舞的日子。因为这一天，他们得到了可以参观中国天眼的消息。国家天文台回复《关于同意岑思中学请求带领高一（18）全体同学参观500米口径球面射电望远镜的通知》的文件呈现在高一（18）班全体同学的面前，而他们不知道的是，从现在开始，他们将会是这个星球上最为特殊的一群人。
“同学们，国家天文台已经同意了大家参观中国天眼的请求，下课后请班长统计好本班同学的人数，男女生数量，便于安排车辆和住宿，费用和车辆由学校统一承担，同学们准备好笔记本和笔用来记录学到的知识和心得。明天早上8点50在校门口集合，9点准时出发，同学们必须准时哟”李声洪笑嘻嘻的说到，台下的学生听到这样的安排，更是将课堂的气氛推向了有史以来的最高潮。
下课后，高一（18）班即将参观中国天眼的消息瞬间传遍了全校，惹得大家眼睛里都是羡慕的小星星。很多人不理解，为什么这次李声洪的要求得到了学校和教育部门的支持，只有那些与李声洪一道进入岑思中学任教十多年现在已经走上了学校领导岗位的同事明白，李声洪这么多年来任劳任怨，对于身边的同事升职加薪自己原地踏步也从来没有放弃过对学生认真负责的态度，他这为了学生难得提出来的一次请求，应该得到支持。而教育部门的支持和天文台的同意，则是因为李声洪前后共计在国家级和省级报刊杂志上发表过5篇研究太空星系及太空科技未来发展方向的论文，使得各级政府给与了各级教育部门充分肯定，得到了中国科学院国家天文台的赞扬，在各方的支持下，这份申请很顺利的就得到了支持。
2019年3月21日，正值春分时节，温暖的阳光照射在李声洪和高一（18）班48名孩子身上，暖洋洋的很舒服。
“同学们，大家知道今天是什么日子吗？”李声洪借着这个机会，给大家继续讲授知识。此时，电视屏幕内容转换成课件。本次参观派出了两辆大巴车，另一辆车上则是由班主任伍欣老师带领，大巴车上电视内也播放着同样的课件，班主任老师客串了一把地理老师。
“今天是咱们去参观中国天眼的日子。”全班同学异口同声的答道。
“今天是3月21日，是春分，今天太阳光直射赤道，这里就涉及到一个太阳高度角的知识。春分日(秋分日同理，太阳直射点在赤道)某时刻太阳直射(0°，x°E)这一点，x°E经线上各点都是正午。“
“日升日落，同一地点一天内太阳高度角是不断变化的。时角是以正午12点为0度开始算，每一小时为15度。即14点和10点分别为30度和-30度。日出日落时角度都为0。”
太阳高度角随着地方时和太阳直射点的变化而变化。太阳直射点纬度以δ表示，观测地地理纬度用φ表示(直射点与观测点纬度都是北纬为正，南纬为负)，地方时(时角)以t表示，有太阳高度角的计算公式:
sinh=sinφsinδ+cosφcosδcost
正午时太阳高度角最大(90°)，时角为0，以上的公式可以简化为:
sinh=sinφsinδ+cosφcosδ
由两角和与差的三角函数公式，可得
sinh=cos(φ-δ)
因此，
对于太阳位于天顶以北的地区而言，h=90°-(φ-δ);
对于太阳位于天顶以南的地区而言，h=90°-(δ-φ);
二者合并，因为无论是(φ-δ)还是(δ-φ)，都是为了求当地纬度与太阳直射纬度之差，数值一定是正值，因此赋予他们绝对值，所以正午太阳高度角计算公式:
h=90°-|φ-δ|对于(0°，x°E)这点来说，它离太阳直射点的纬度距离也就是|φ-δ|的值为0°，它的太阳高度角就是90°。
另外一个观测点，(1°N，x°E)与太阳直射点的纬度差为1°
此时，这一点的太阳高度角为89°(根据太阳高度角计算的公式h=90°-|φ-δ|)。
(1°S，x°E)与太阳直射点的纬度差也是1°。
因此，当地的太阳高度角也是89°。
“太阳高度角这个知识点，大家都清楚了吗？”李声洪看着大家沉静思考了一会后问道。
“李老师，我们平常用到的只是太阳高度角还是公式上面表示的需要计算出对应的正弦值呢？”
“在日常的考试中，一般只要得出角度即可。”
“李老师，我发现这个公式最本质的地方，也就是直射点的纬度和观测点纬度这两个变量之差，为什么还要用90°减去差值呢，这个是什么原理啊？”
“恩，唐妮同学问得好，这也是我需要给大家讲授的关键。太阳高度角实际上是观测点做切线后切线与正午十二点太阳光照射线所成的夹角的余角，我们可以以赤道为基础，当太阳直射赤道时，太阳光照射线与赤道切线所成角度为90°。当这条切线逐渐往南北移动，随着纬度的增加，那么切线与太阳光照射线所成角度就会逐步变大，反之，则其余角就会变小，也就是太阳高度角逐渐变小。”
“恩恩，这样理解起来我以后都不会忘记了。”一些学生甚至是根据李声洪的解说比划起来角度，李声洪心里欣慰的笑了。
“太阳高度角逐渐变小，也就意味着观测点获得的热量逐渐减少。所以理论上来说，离太阳直射点越近，温度越高，离太阳直射点越远，温度越低。”
“李老师，理论上是这样，实际上和理论上有什么不一样吗？”
“在实际生活中，由于地形地貌、水陆介质、海拔高度的不同，会呈现出与理论不一致的地方，但是这并不矛盾。首先是地形，由于山脉阻挡，所以低纬度阴面的温度相较于近距离山脉的阳面温度会更低，这是因为阳面可以受到太阳照射；而地貌方面，隔壁沙滩和森林绿地温度的变化快慢不一，隔壁沙滩由于没有植被覆盖，温度变化快，森林绿地因为植被覆盖气温变化没有戈壁沙滩显著，所以在一段时间内，会有与理论不一致的地方；水陆介质方面是由于水陆介质的不同，陆地温度变化更加显著，所以当夏季或者是白天受到太阳直射后，升温比水面快，这就会导致相邻地区高纬度的陆地比相邻地区低纬度的海洋温度更高，而在冬季或者晚上，则相反；最后是海拔高度差异，海拔越高，温度越低，理论上是海拔每升高100米，气温下降0.6℃，所以低纬度高海拔地区可能比高纬度低海拔地区温度更低。”
“李老师，那太阳会直射北极和南极吗？那里可是有那么多的冰层呢。”
“这个是不会发生的，因为太阳行动轨迹在是一个黄道平面”