影子的变化规律

物体的影子总和光线相反，且离光源越远影子越长。根据太阳直射点的移动规律可以推导出全球各地一年四季正午影子的长短、朝向的变化规律。

一天内物体影子长度的变化，从早上到中午再到傍晚，变化规律是由长变短再变长。太阳刚升起时，物体的影子最长，并在物体的西侧，随着太阳的升高，影子会越来越短，并渐向西北移动，在中午时分，影子最短，朝向北方，然后太阳向西方落下，影子越来越长，朝向东方。

地球自传时，太阳的位置不变，我们在地球上面，所以，相对来说，太阳的位置就变化了。太阳光线也就变化了！专业上讲太阳高度角是指某地太阳光线与该地作垂直于地心的地表切线的夹角。因为太阳高度角在变化,太阳光的入射方向和地平面之间的夹角也在变化。所以一天中物体的影子也会发生变化。

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影子分本影和半影两种：仔细观察电灯光下的影子，还会发现影子中部特别黑暗，四周稍浅。影子中部特别黑暗的部分叫本影，四周灰暗的部分叫半影。这些现象的产生都和光的直线传播有密切关系。 假如把一个柱形茶叶筒放在桌上，旁边点燃一支蜡烛，茶叶筒就会投下清晰的影子 。如果在茶叶筒旁点燃两支蜡烛，就会形成两个相叠而不重合的影子。两影相叠部分完全没有光线射到，是全黑的，这就是本影；本影旁边只有一支蜡烛可照到的地方，就是半明半暗的半影。

如果点燃三支甚至四支蜡烛，本影部分就会逐渐缩小，半影部分会出现很多层次。物体在电灯光下能生成由本影和半影组成的影子，也是这个道理。电灯是由一条弯曲的灯丝在发光，不只限于一点。从这一个点射来的光给物体遮住了，从另一些点射过来的光并不一定全被挡住。很显然，发光物体的面积越大，本影就越小。

如果我们在上述茶叶筒周围点上一圈蜡烛，这时本影完全消失，半影也淡得看不见了。 科学家根据上述原理制成了手术用的无影灯。它将发光强度很大的灯在灯盘上排列成圆形，合成一个大面积的光源。这样，就能从不同角度把光线照射到手术台上，既保证手术视野有足够的亮度，同时又不产生明显的本影，所以取名无影灯。

一天中：早晨的影子最长，中午最短。

四季中：还能测出日影最短的那一天是夏至，日影最长的那一天是冬至。

古代用影子来判断时间，借助的工具是日晷。晷名称是由“日”和“晷”两字组成。“日”指“太阳”，“晷”表示“影子”，“日晷”的意思为“太阳的影子”。因此，所谓日晷，就是白天通过测日影定时间的仪器。人类使用日晷的时间非常久远，古巴比伦人在远古时代的6000年前就开始使用了，中国是在3000年前的周朝。日晷不但能显示一天之内的时刻，还能显示节气和月份。当然它的缺点也是显而易见的，笨重而且看不到阳光的时候不能用，比方阴天和晚上。

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影子判断时间的原理：

在一天中，被太阳照射到的物体投下的影子在不断地改变着：是影子的长短在改变。早晨的影子最长，随着时间的推移，影子逐渐变短，一过中午它又重新变长；

是影子的方向在改变。在北回归线以北的地方，早晨的影子在西方，中午的影子在北方，傍晚的影子在东方。从原理上来说，根据影子的长度或方向都可以计时，但根据影子的方向来计时更方便一些。故通常都是以影子的方位计时。随着时间的推移，晷针上的影子慢慢地由西向东移动。移动着的晷针影子好像是现代钟表的指针，晷面则是钟表的表面，以此来显示时刻。

早晨，影子投向盘面西端的卯时附近；当太阳达正南最高位置（上中天）时，针影位于正北（下）方，指示着当地的午时正时刻。午后，太阳西移，日影东斜，依次指向未、申、酉各个时辰。

参考资料来源：百度百科-太阳钟

参考资料来源：百度百科-日晷

（1）夏季是一年中太阳高度最大的季节，冬季是一年中太阳高度最小的季节，太阳高度越大，影子越短，所以图中A为冬季测绘的，B为夏季测绘的；归纳分析得知：季节不同，太阳高度角不同，影子长短就不同；

   （2）我国南方纬度低，太阳高度角大，所以影子短，为D图；北方纬度较高，太阳高度角小，所以影子长，为C图；

   （3）冬季，太阳高度达到一年中的最小值，如果冬季采光较好，其他季节采光会更好；

   （4）从北京和广州的纬度值看出，北京的纬度较高，广州的纬度较低，也就是北京的太阳高度比广州的小，所以楼间距应比广州的大．

故答案为：（1）冬；夏；季节不同，太阳高度角不同，影子长短就不同； （2）D；C； （3）冬； （4）北京的楼间距应比广州的大．

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