太阳投影和轨迹规律（Python版本）

太阳投影轨迹规律分析

问题描述

设想这样一个场景：
当冬日晴朗的天气来临时，位于华南某处开阔地带的地面之上，竖立着一根与地面垂直的旗杆。
在阳光的照射下，这根旗杆势必会产生影子。
那么问题来了：在一天之内，这个影子会随着太阳的位置变化而呈现出怎样的演变过程？

分析与解决策略

许多人最初的直观想法是一条直线，即太阳从西侧向东方移动所形成的轨迹。

由于太阳的运行规律是自东向西，因此旗杆投下的阴影也会随之从西向东移动。

然而，一些更为细致的观察者可能会意识到，这并非一条简单的直线，因为他们注意到冬季时太阳的位置总是偏向南方，即便是在正午时分也是如此。

再进一步观察的人则会发现，冬季的太阳并非严格地从正东升起、正西落下，而是从东南方升起，并在西南方向落下。这样一来，影子的移动路径便变得复杂且难以直接判断了。

地轴与北极星的关系

要解决这一问题，首先需要明确太阳的运行规律。
地球是以地轴为轴心，自西向东进行自转运动的，而地轴本身在天空中是无法直接观测到的。不过，有一种天体是可以被看到的，那就是北极星。

由于北极星位于地轴的延长线上，因此其所在方向即为地轴的方向。

因此，北极星具有一种显著特征：无论是在春夏秋冬四季之中，还是在昼夜交替之时，它都保持固定不动（这里的“不动”指的是方向不变、高度角不变；对于地