十字窥管透明的球体时间节气日晷的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型涉及一种通过由物体在阳光下的影子来测定时间、节气的赤道式日晷。本实用新型十字窥管透明的球体形时间节气日晷，包括底座、调节与固定装置、透明的球体、窥管、套环，透明的球体为空心部件，球面上标有一组时间经圈与一组节气纬圈，时间经圈交于南北两极，窥管为空心不透明圆筒形，半径较小且穿过时间经圈两极，窥管内设窥孔，正对北极星，套环不透明，套于窥管外，套环圆心位于透明的球体球心处，套环半径略大于窥管半径，窥管与套环组成十字形外观。太阳光线将窥管的影子投射到透明的球体球面上，由其所在时间经圈的刻度读出时间，可以随时由套环影子所在节气纬圈的刻度读出节气，而不必局限于正午时分，本实用新型适用于赤道及赤道以北地区。
【专利说明】十字窥管透明的球体时间节气日晷
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种天文演示仪器，特别是涉及一种运用物体在太阳下的影子的位置测定时间与节气的十字窥管透明的球体时间节气日晷。
【背景技术】
[0002]传统用于在阳光下物体的影子的天文仪器主要有两种:一种是石制的圭表，圭表是根据正午日影的长短测定季节、全年日数，可以推算历法等，传统圭表只有正午才能测量节气；另一种是石制的日晷，日晷有东西日晷、水平日晷和赤道日晷等，其工作原理是根据晷针在太阳下的影子投射到晷面上，由影子的方位读出时间。我国特色的赤道式日晷只能测时间，不能测节气，而且传统日晷的缺点是:形体较大，而且不易安装，现代很多地方的日晷仅作为一种陈设，而不能准确度量时间，失去其科学与教育价值。
实用新型内容
[0003]为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种美观、安装简便、适用于赤道及赤道以北地区，在太阳下能随时测知时间与节气的十字窥管透明的球体形时间节气日晷。
[0004]本实用新型十字窥管透明球体时间节气日晷，包括底座、调节与固定装置、透明的球体、窥管、套环，所述透明的球体、窥管均为空心部件，其中透明的球体由透明材料制成，窥管与套环由不透明材料制成，所述透明的球体球面上标有一组时间经圈和一组节气纬圈，时间经圈交于南极S与北极N，时间经圈每15度表示I小时，每30度表示一个时辰，在与观测地地平面垂直的时间经圈靠地面一侧标注:午/ 12时，靠天空一侧标注:子/ O时；自南极S向北极N看，自子/ O时时间经圈起，按逆时针方向每隔15度依次标注:1时、丑/2时、3时、寅/ 4时、5时、卯/ 6时、7时、辰/ 8时、9时、巳/ 10时、11时、午/ 12时、13时、未/ 14时、15时、申/ 16时、17时、酉/ 18时、19时、戌/ 20时、21时、亥/ 22时、23时。
[0005]透明的球体上的节气纬圈面与时间经圈面垂直,大圆纬圈表示春分/秋分时节，自春分/秋分节气纬圈向南依次在5.9度纬圈处标注:清明/白露，在11.47度纬圈处标注:谷雨/处暑，在16.35度纬圈处标注:立夏/立秋，在20.15度纬圈处标注:小满/大暑，在22.58度纬圈处标注:芒种/小暑，在23.43度纬圈处标注:夏至；自春分/秋分节气纬圈向北依次在5.9度纬圈处标注:惊蛰/寒露，在11.47度纬圈处标注:雨水/霜降，在16.35度纬圈处标注:立春/立冬，在20.15度纬圈处标注:大寒/小雪，在22.58度纬圈处标注:小寒/大雪，在23.43度纬圈处标注:冬至。
[0006]窥管从透明的球体南极S与北极N处穿出，窥管半径较小，窥管内设窥孔，窥管经过透明的球体球心位置且与节气纬圈面垂直，窥管外侧中间位置设有套环，套环的圆心与透明的球体球心重合。
[0007]与现有技术相比，本实用新型适用于赤道及赤道以北地区，在夜间安装，由调节与固定装置调节窥管角度，使窥管的窥孔正对北极星，则窥管与地球地轴平行。【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型的结构示意图；
[0009]图2为本实用新型十字窥管球形时间节气日晷的窥管示意图；
[0010]图3为本实用新型十字窥管球形时间节气日晷的节气纬圈度数计算原理图。
【具体实施方式】
[0011]如图1-3所示，本实用新型一种十字窥管球形时间节气日晷，包括底底座1、调节与固定装置2、透明的球体3、窥管4、套环5，所述透明的球体3为空心部件，窥管4为不透明部件，半径较小，窥管4内设有窥孔6，套环5固定在窥管4的外侧中间位置，套环5的圆心与透明的球体3的球心重合，套环5由不透明材料制作，其半径略大于窥管4的半径，窥管4所在直线与套环5所在平面互相垂直，构成十字形外观。透明的球体3球面上标有一组时间经圈7和一组节气纬圈8，时间经圈7交于两极，分别为南极S和北极N，时间经圈7每15度表示I小时，每30度表示一个时辰。节气纬圈8所在平面与时间经圈7所在平面垂直，节气纬圈8中的大圆纬圈表示春分/秋分节气，春分/秋分节气纬圈面与套环5所在平面重合。窥管4从透明的球体3的南极S与北极N穿出，窥管5经过透明的球体3的球心位置且与节气纬圈8中的纬圈所在平面垂直。透明的球体3的两极部位由调节与固定装置2将其固定在底座I上，调节与固定装置2用于在安装时调节窥管4的仰角大小。
[0012]与现有技术相比，本实用新型适合赤道以北地区测定时间与节气，安装方便，在晴朗的夜间，由调节与固定装置2使窥管4的窥孔6正对北极星，因为北极星位于地球地轴所在直线上，因此安装好的十字窥管透明的球体时间节气日晷的窥管4所在直线与地球地轴平行，安装时使透明的球体3的南极S在南面，北极N在北面。透明的球体3自春分/秋分节气纬圈向南极S方向依次在5.9度纬圈处标注:清明/白露，在11.47度纬圈处标注:谷雨/处暑，在16.35度纬圈处标注:立夏/立秋，在20.15度纬圈处标注:小满/大暑，在22.58度纬圈处标注:芒种/小暑，在23.43度纬圈处标注:夏至；自春分/秋分节气纬圈向北极N方向依次在5.9度纬圈处标注:惊蛰/寒露，在11.47度纬圈处标注:雨水/霜降，在16.35度纬圈处标注:立春/立冬，在20.15度纬圈处标注:大寒/小雪，在22.58度纬圈处标注:小寒/大雪，在23.43度纬圈处标注:冬至。在与观测地地平面垂直的时间经圈靠地面一侧标注:午/ 12时，靠天空一侧标注:子/ O时；自南向北看，自子/ O时时间经圈起，按逆时针方向每隔15度依次标注:1时、丑/ 2时、3时、寅/ 4时、5时、卯/ 6时、7时、辰/ 8时、9时、巳/ 10时、11时、午/ 12时、13时、未/ 14时、15时、申/ 16时、17时、酉/ 18时、19时、戌/ 20时、21时、亥/22时、23时。
[0013]太阳光线穿过透明的球体3，将窥管4与套环5的影子投射到透明的球体3的球面上，由窥管5的影子所在的时间经线7的刻度读出时间，由套环5的影子所在节气纬圈8的刻度读出节气。与现在技术相比，本方案能在有阳光照射时的任意时间读出节气，而不必局限于正午时分。
[0014]我们知道，按平太阳时太阳在地球上的直射纬度在一天中保持不变，但一天中太阳直射点的经度在不断变化。若太阳直射观测地，则为地方时正午时分，太阳直射点经度每移动15度的时间为I小时，自观测地所在经线开始，向东每隔15度依次为11时、10时、9时、8时等，向西每隔15度依次为13时、14时、15时等，而物体的影子的移动方向与太阳直射点的移动方向正好相反。太阳直射点纬度不同则节气不同。
[0015]本方案的优点还在于无论太阳直射南半球还是北半球，窥管4与套环5在太阳下均会在球面上有影子而不遮挡。
[0016]下面通过地球与太阳的相对运动规律进行解析，以便理解上述技术方案。
[0017]地球与太阳之间的位置关系与地球的运动有关，地球的运动主要有两种，绕过南北两极的地轴的自转运动和绕太阳的公转运动。地球自转从北往下看是逆时针方向或自西向东方向，但地球上的人们习惯上认为是太阳绕地球转动，太阳在天空中自东向西运动，使一天中的时间不断变化，太阳直射点所在经度每移动15度为一小时，太阳直射某地时，过该地经线上的所有地区都是地方时正午12时。由于地球绕太公转的黄道面与地球的赤道面之间有23.43度夹角，这样地球在黄道上的运动使太阳直射点在地球上南、北回归线之间来回移动，一年一个周期，导致地球上一年有四季的变更或节气变化。太阳直射点的纬度不同，则节气不同，如太阳直射赤道时，为春分或秋分节气，太阳直射北回线时为夏至节气，一般可以认为一天中太阳直射点的纬度不变。由于太阳与地球之间的距离很远，所以太阳光照到地球上每一个地方的光线都是互相平行的，即地球上任意地方的太阳光线都与直射点的那束太阳光线平行。由于本方案中透明的球体3内的窥管4与地轴平行，春分/秋分节气纬圈面与赤道面平行，太阳照射到本方案透明的球体3上的光线与透明的球体3上的春分/秋分节气纬圈面所成的角度和太阳直射点纬度一致，由于太阳在一天中的直射纬度是不变的，所以一天中本方案套环5的影子沿透明的球体3球在上某条节气纬圈运动，因此可以用本方案所述的套环5的影子投射到透明的球体3的球面上节气纬圈8的刻度来度量太阳的直射位置，从而测定节气。太阳光线照射到本方案透明的球体3球面上时间经圈与太阳光线在地球上直射点经线相对应，可以用本方案所述的窥管4的影子投射到透明的球体3的球面上时间经圈8的刻度来度量太阳的直射经度，从而测定时间。
[0018]下面结合图3说明各节气太阳直射纬度数的确定方法，如图3，地球绕太阳公转轨道为黄道，可视黄道为圆，地球在黄道上绕太阳每移动15度角为一个节气。黄道面与地球赤道面成23.43度的角，黄道面与赤道面交于AB,太阳位于黄道圆心F点处,若地球位于黄道上E点处，设E点在赤道面上的正射影为D点，过D点作DC垂直于AB，垂足为C，连结EC，设角AFE为Θ，则Θ为太阳离开二分日的角度，设角EFD为Ω，则Ω为太阳在地球上直射点的讳度数，由图3中的几何模型知sinQ=sin23.43.sin θ，由此公式计算出节气讳圈标注的纬度数。
[0019]以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种十字窥管透明的球体时间节气日晷，其特征在于:包括底座(I)、调节与固定装置(2)、透明的球体(3)、窥管(4)、套环(5)，所述透明的球体(3)和窥管(4)为空心部件，透明的球体⑶由透明材料制成，窥管⑷和套环(5)由有色材料制成，透明的球体(3)的球面上标有一组时间经线(7)，时间经线(7)交于两极，分别标为南极S与北极N，窥管(4)从透明的球体⑶的两极穿出，套环(5)位于窥管⑷中间，套环(5)的圆心与透明的球体(3)的球心重合，透明的球体(3)的两极边上设有调节与固定装置(2)，所述的透明的球体(3)由调节与固定装置将其固定在底座(I)上。
2.根据权利要求1所述的十字窥管透明的球体时间节气日晷，其特征在于:所述的时间经线(7)上每15度表示I小时，每30度表示一个时辰，自南极S向北极N看，按逆时针方向自上向下依次标注:子/ O时、I时、丑/ 2时、3时、寅/ 4时、5时、卯/ 6时、7时、辰/8时、9时、巳/ 10时、11时、午/ 12时、13时、未/ 14时、15时、申/ 16时、17时、酉/ 18时、19时、戌/ 20时、21时、亥/ 22时、23时。
3.根据权利要求2所述的十字窥管透明的球体时间节气日晷，其特征在于:所述透明的球体(3)的球面上标有一组节气纬圈(8)，节气纬圈(8)的圆面与时间经圈(7)的圆面互相垂直，节气纬圈(8)的大圆上标注:春分/秋分，春分/秋分纬圈为O度纬圈，自春分/秋分节气纬圈向南极S方向依次在5.9度纬圈处标注:清明/白露，在11.47度纬圈处标注:谷雨/处暑，在16.35度纬圈处标注:立夏/立秋，在20.15度纬圈处标注:小满/大暑，在22.58度纬圈处标注:芒种/小暑，在23.43度纬圈处标注:夏至；自春分/秋分节气纬圈向北极N方向依次在5.9度纬圈处标注:惊蛰/寒露，在11.47度纬圈处标注:雨水/霜降，在16.35度纬圈处标注:立春/立冬，在20.15度纬圈处标注:大寒/小雪，在22.58度纬圈处标注:小寒/大雪，在23.43度纬圈处标注:冬至。
4.根据权利要求3所述的十字窥管透明的球体时间节气日晷，其特征在于:窥管(4)经过透明的球体(3)的球心位置且与节气纬圈(8)所在平面垂直，窥管(4)的圆筒内设有窥孔(6)。
5.根据权利要求4所述的十字窥管透明的球体时间节气日晷，其特征在于:所述套环(5)的半径大于窥管(4)的半径，窥管(4)所在直线与套环(5)所在平面互相垂直，套环(5)与窥管(4)组成十字形结构。
【文档编号】G04B49/00GK203587982SQ201320649355
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年10月21日
【发明者】汪和平 申请人:汪和平