《自然地理》实验指导书下载 - 环境与规划实验教学中心 - 商丘师范学院.doc

商丘师范学院
环境与规划学院实验指导书
环境与规划学院
2011年8月
目录
《地球概论》实验指导书 1
《地质学基础》实习指导书 12
《地貌学》实习指导书 40
《气象学与气候学》实验指导书 45
《水文学》实验指导书 54
《土壤地理学》实验指导书 58
《植物地理学》实验指导书 67
《地图学》实验指导书 74
《地球概论》实验指导书
实验一:地理坐标的简易测定
一、目的与要求
了解经、纬度的测定原理,学会利用简易方法测定经、纬度、
二、主要内容
利用北极星高度测定纬度。利用立杆测影测定经、纬度。
三、仪器用品
经纬仪、标杆、皮尺、手电筒、《天文年历》、记录本、钟表等。
四、原理方法
1、因为天极(仰极)的高度(hp)等于测站的纬度(φ),即hp=q。而北极星又十分靠近北天极,所以,测量北极星的地平高度,就可得到测站纬度的概值。
2、根据正午太阳高度公式:h=90°-∣φ-δ∣,先测出正午太阳高度,然后代入上式算出当地纬度。式中δ为太阳赤纬,可从天文年历中查得。根据同一瞬间两地的地方时之差的关系,只要知道了一地的经度和地方时,再测出另一地同一瞬间的地方时,就可算出当地的经度。
若观测的经度和地方时分别为λ和m,当时的北京时间(120°E的地方平时)为TS,则有:
120°-λ=TS - m
λ=120°+m - TS
在正午,即垂直杆日影过南北线时,当地真太阳时为12h,则当地平时m=12h -η(时差)。所以,只要观测记录垂直杆过南北线时的北京时间TS,即可求得当地经度λ:
λ= 120°+12h –η-TS=20h -TS-η
式中:TS—垂直杆日影过南北线时的钟面时刻(为经校后的准确的北京时间):η—当地日时差,可从天文年历中查取。
五、观测步骤
1、测定北极星高度定纬度
用简易测高仪测定。测高仪的高度计,实际上是一个半圆形量角器。圆心栓一条小线,线下栓一锤球做成铅垂线,如图1所示。测量时,转量角器,使眼睛、量角器的直边和北极星在一条直线上,显然,铅垂线与量角吕直边垂线的夹角θ,就等于北极星的高度hp,亦即测站纬度的近似值
图1 测北极星高度
2、立杆测影测定经、纬度
用立杆测影法测定太阳上中天(正午)时的北京时间和高度,可同时求得测站的经度(λ) 和纬度(φ)。测定方法:如图2所示。
图2 立杆测影法测定经纬度
(1)将标杆垂直立于测站子午线上。
(2)将标杆阴影恰好与子午线重合时,立即在子午线记下阴影顶端的位置,与此同时,记下钟面时刻T8。
(3)分别测出标杆α和标杆阴影长b(如图2)。由此可计算出正午日高h,tgh=a/b
(4)根据上述正午太阳高度公式,即可求得当地纬度。根据λ=20h-T8-η,代入上述(2)记下的T8,便可求得当地经度λ。
六、作业
(1)利用北极星高度法测定当地纬度。
(2)利用立杆测影法测定当地的经、纬度。
实验二:太阳高度角的测定
一、目的与要求
1、观察能力、动手能力的培养;
二、仪器用品
标杆、绳子、洋钉、皮尺、水准仪等
三、原理方法
正午太阳高度角的测定,是指对一天当中正午时刻太阳的地平高度的测定方法。对于北温带的任何地点,正午太阳高度在夏季时最高,在冬季时最低。正午太阳高度的高低,可以反映一地所获太阳辐射量的多少。
正午太阳高度角的测定有两种简单方法:一是简易高度计测定法,一是立竿见影测定法。
利用简易高度计测定正午太阳高度。
图3 利用简易高度计测定正午太阳高度
简易高度计实际上是一个半圆形量角器,圆心拴一条小线,线下拴一重物做成铅垂线。测量要在正午进行,量角器南北放置。观测者要戴墨镜,或者在眼睛前面放一块黑玻璃。转动量角器,使眼睛、量角器的直边和太阳在一条直线上,如图3左半部所示。假设铅垂线和量角器直边的夹角是Z ′,太阳天顶角是Z,测Z = Z ′。知道了太阳的天顶角,太阳的高度h就能很容易地计算出来:
h = 90°- Z
图3中天顶角是60°,则太阳的高度为30°。另外,也可以不用眼睛去看太阳。在量角器的圆心上垂直插上一根铁针,并使铅垂线正好落在量角器90°的刻线上,量角器的直边保持水平。测量要在正午进行,量角器南北放置,铁针的影子就会落在量角器某一条刻度线上,如图3右半部所示。这条刻度线和量角器直边的夹角h′就等于太阳的高度h。
2、利用立竿见影法测定正午太阳高度。
图4 利用立竿见影法测定正午太阳高度
正午太阳在当地子午圈上,这时候一切物体的影子最短。利用这个规律可以测定正午太阳的高度。在平地上直立一根杆子,杆子越长越好。正午前杆的影子由长变短,正午后杆的影子由短变长。在正午前1小时到正午后1小时,大约每1刻钟在影子顶端处记下一个点,然后把