专利名称:地球运动仪的制作方法
本发明涉及一种教学用的地球运动仪。
目前在地理教学中用的有三球仪、地球运行仪等，这些仪器都不是从地球上直观认识出发来认识地球宇宙运动现象的，而是从宇宙空间位置上认识才有可能，对绝大多数人而言，是不可能的，因此是一种纯粹的介绍，同时这些仪器，功能也比较单调，对于解决地球运动的特点及其产生的各种地球现象，显得力不从心，例如恒星日、太阳日的差别，时差及时间换算，地偏力、昼夜长短的具体分析、太阳高度的变化、年度变化等，更显示不出或显示不明确，结构也比较复杂，造价高，不易普及推广，体积也较大，不便于携带，不便于课堂教学使用。
本发明的任务就是设计一种地球运动仪，使人能以直观形象的手段，解决地理教学中有关地球运动的问题，以帮助学生突破难点，突出重点，更好的学好地理知识。
本发明是在一个普通地球仪的球体表面设置有夜半球罩(1)、阳光板、黄道面、环形底衬(4)和三脚架(7)等部件，通过有机转动，可直观地显示地球运动的特点及其产生的地理现象。
夜半球罩(1)装在地球仪球体的表面，其直径大于球体直径4-5cm，并采用带色透明的塑料模压成半球壳，球罩的大圆圈为晨昏圈;阳光板是用透明塑料板(或有机玻璃板)制成，板上刻有平行阳光箭头线(以红色示出)并分为水平阳光板(6)和垂直阳光板(5)两块，水平阳光板(6)中间标注有90°刻度，左、右各刻注90°～0°的刻度，水平阳光板(6)与内圈黄道(2)重合固定，垂直阳光板(5)以底线(与水平阳光板中线直交处)为90°，向上标注90°～0°的刻度，并标有一方向箭头，以演示水平运动物体偏向(地偏力);黄道面分内圈黄道(2)和外圈黄道(3)，在内圈黄道(2)上标注有24时刻度(每隔15°为一小时)，以示太阳时，每小时又分四等份，分别为15′、30′、40′，外圈黄道(3)上每隔15°(黄径)等分刻注有24节气标注及其时间、月、日标注，如春分(3月2021日)，立夏(5月56日)等，并刻有两个方向箭头，左→右的，表示地球运动方向(西→东)，外圈黄道(3)和环形底衬(4)粘贴在一起，并支持内圈黄道(2)，使其能够转动，环形底衬(4)又以三脚架上端固定，三脚架下端固定在地球运动仪的底座上，以支撑并保持黄道面的稳定。安装时黄道面和地球仪球体上的赤道夹角为23.5°，内圈黄道(2)上的24时(0时)正对夜半球罩中心，6时、18时正对晨昏圈，12时和水平阳光板90°线重合(表示太阳直射光线)，并在内圈黄道(2)转动时，使90°阳光线(直射)，在夏至时直指北回归线，(在90°阳光线箭头处，可用聚光小红灯表示，在底座内安装电池，从而更明确显示太阳直射点)。
按照上述发明制做的地球运动仪具有以下功能当地球自转时，方向按外圈黄道(3)上标注的方向旋转地球仪，说明地球自转方向是从西向东的转动，(北半球是逆时针，南半球是顺时针)，周期-太阳日、恒星日以阳光直射线表示太阳，外圈黄道某点(示天空某一恒星)，作为参照物，对准地球仪上某一经线，旋转地球仪一周，该经线第二次与外圈黄道某点重合，为地球自转真周期恒星日，转动内圈黄道(2)上阳光板(示绕日公转)约1°，并旋转地球仪，使阳光直射线第二次射在同一经线上，历经24小时，显示一个太阳日，证明太阳日比恒星日长。昼夜交替旋转地球仪可看出晨昏圈相对运动，显示地球上各地处于昼(夜)半球的位置及其变化。时间差旋转地球仪，阳光直射线所指经线为正午12时，其他各经线处的时间，通过内圈黄道(2)上的时刻标注可确认，从而计算出时间差，且每隔15°经度时差一小时，不同经线处时间不同。地转偏向力将内圈黄道(2)旋转至夏至位置(阳光直射线与夏至点重合)阳光垂直板(5)上箭头方向与某一经线正好重合，假令一物体沿此经线自北向南作水平运动，略转地球仪，可以看出物体运动方向偏离原来的经线，说明地偏力的作用，使水平运动物体方向偏转。
当地球公转时公转的方向是按黄道板上方向旋转内圈黄道(2)，显示地球公转方向是向东的。周期使阳光直射线与春分点重合，按向东方向旋转内圈黄道(2)，历经夏至、秋分、冬至等节气，阳光直射线又回到春分，这样为一周期(一个回归年)。黄赤交角旋转内圈黄道(2)和地球仪，地轴与黄道斜交，并产生黄赤交角，当旋转内圈黄道(2)，(示公转)，并转动地球仪(即自转时)，地轴倾斜的空间方向不变，由于黄道相交，公转时，太阳真射点发生南北移动。回归线旋转内圈黄道(2)，太阳直射点南北移动的最北(南)界线即回归线。极圈旋转内圈黄道(2)，注意晨昏圈和纬线位置关系的变化，当晨昏圈与某一纬线相切时，显示出地球上的极昼、极夜现象，该纬线即五极圈。五带极圈与回归线之间，阳光终年斜射，无极昼、极夜现象，即温带，回归线间，阳光两次直射，为热带，极圈内有极昼极夜现象为寒带。太阳高度的变化是一日之内的变化，从水平阳光板阳光线和地球仪的相对位置可以看出，12时时，太阳高度最大，其中直射点达到90°，从12时所在经线向东、西两侧逐渐减小，晨昏圈上为0°，为日出日落处;一年内，正午太阳高度的变化，纬度变化是旋转内圈黄道(2)，使阳光直射线到春分(秋分)位置，从垂直阳光板(5)上阳光线可以看出，此时，赤道上直射为90°，从赤道向南、北两侧，太阳高度渐减，夏至(冬至)时，北回归线(南回归线)处，太阳高度最大为90°，从北(南)回归线向南北两方，太阳高度渐减。季节变化旋转内圈黄道(2)，使阳光直射线到夏至(冬至)，看地球仪上北(南)回归线以北(南)各地太阳高度达最大(最小)，为夏至(冬至)，而春分(秋分)时，赤道处最大南北半球太阳高度随纬度对应相等为秋(春)季。
昼夜长短的变化及时间旋转内圈黄道(2)一周(即在一个回归年中)从不同季节(尤注意二分二至)，太阳高度的变化和晨昏圈的位置，可看出晨昏圈把纬线截成尽弧夜弧两部分，可演示出昼夜长短变化规律，(包括极昼(夜)产生时间，范围变化)，并通过内圈黄道(2)上的时间标注，结合晨昏圈测出任一纬度处的昼夜长短变化的时间。
四季的产生和变化旋转内圈黄道(2)一周(回归年)，渐次分析正午太阳高度变化及昼夜长度变化，可显示地球上南北半球获得太阳热量多少的变化规律，从而显示四季产生及其变化，且能明显看出四季变化主要表现在中纬度地区。
南北半球相反的现象太阳高度变化，昼夜长短变化、四季变化，从旋转内圈黄道(2)一周(公转一个回归年)中，看出南北半球正好是相反的。
使用地球运动仪所获得的效果容易突破地理教学中的难点，重点，地球运动是地球在宇宙空间的运动，由于地球运动及其产生的地理意义，对地理环境有着基本的影响，因此，这一内容为自然地理教学中的重点，地球运动是一种天文现象，学生需要有宇宙空间的概念才好理解。因此，从原理上讲又是难理解的，但它产生的地理现象却是日常生活中经常遇到的，这样是否又不生疏，教材本身在于使学生掌握原理，从实质上理解其产生的地理现象，所以地球运动的内容，又是一个教学难点，“地球运动仪”正是根据日地相对运动原理，用简单直观的手段，以地球上人的直观视觉认识为基础，演示地球空间运动，并给学生以形象直感，明晰其原理，这样就突破了教学难点和重点，如在教学指导下，让学生亲手实验演示，则体会更深效果更佳。
多功能能演示地球运动的特点及其产生的多种地理现象。当地球自转时，自转的方向及周期以及反映自转的地理意义，即昼夜交替、时间差、地转偏向力，当地理公转时，公转的方向、周期、黄、赤交角以及公转意义，即因太阳直射点南北移动而产生的回归线、极圈、太阳高度的变化、昼夜长短的变化及时间，四季的变化，南北半球相反的现象等。
性能稳定重复性好，对某一问题可反复演示，以达到目的为止。
可建立地理教学实验课，历来的地理课，只是老师讲学生听，或是老师画学生看，实验内容虽很多，却限于条件很难开展，例如，地球运动等原理性很强的自然地理内容，学生亲手实验则效果大不一样，地球运动仪的发明和普及，为建立地理教学实验课提供了仪器条件和实验可能，有利于促进教学改革。
外形简单有美感，可作为社会家庭中、青少年科普教育的重要工具和家庭装饰品。
1-夜半球罩 2-内圈黄道3-外圈黄道 4-环形底衬5-垂直阳光板 6-水平阳光板7-三脚架本发明的实施例是在一个普通地理仪球体的表面罩一个夜半球罩(1)，夜半球罩(1)的直径比地球仪球体直径大4-5cm，夜半球罩(1)的大圆圈为晨昏圈，阳光板上刻注阳光线，垂直阳光板(5)上还刻有一箭头，垂直阳光板垂直固定在水平阳光板(6)的中线上，黄道面分内圈黄道(2)和外圈黄道(3)内圈黄道刻注24时，外圈黄道(3)刻注24节，并有两个方向箭头即左→右，和地球运动方向从西→东。
黄道面和地球赤道夹角23.5°，夜半球罩(1)和水平阳光板(6)都固定在内圈黄道(2)上，并且使内圈黄道上的6时和18时对准晨昏圈0时对准夜半球罩中心，外圈黄道(3)固定在环形底衬(4)上并支撑内圈黄道(2)使其可以转动，环形底衬(4)以三脚架(7)固定在地球仪的底座上。
权利要求
1.一种地球运动仪。其特征在于在已有的地球仪表面，设置有夜半球罩(1)，黄道面和阳光板，黄道面分内、外两圈，内圈黄道(2)上标注24时刻度，外圈黄道(3)标注24节气及月日，并标有运动方向箭头，阳光板分水平阳光板(6)和垂直阳光板(5)，在水平阳光板(6)上刻注有阳光箭头线，夜半球罩(1)、水平阳光板(6)和内圈黄道(2)固定在一起，垂直阳光板(5)安装在水平阳光板(6)上，并有一定的转动幅度，外圈黄道(3)固定在底衬(4)上，底衬(4)又支撑着内圈黄道(2)，底衬(4)又以三角架(7)固定在地球仪的底座上。
2.根据权利要求
1所述的地球运动仪，其特征在于地球仪球体表面的夜半球罩(1)，其直径大于地球仪直径4-5cm，并采用带色透明塑料模压成半球壳，球罩的大圆圈为晨昏圈。
3.根据权利要求
1所述的地球运动仪其特征在于黄道面和地球仪球体上赤道的夹角为23.5°，黄道面分内、外两圈，内圈黄道(2)与夜半球罩(1)和水平阳光板(6)固定在一起，可随内圈黄道(2)转动，内圈黄道(2)标注24时，每隔15°为一小时，每小时又分四等份，分别为15′、30′、45′，外圈黄道(3)标注24节气，并标注月、日及(左→右)的方向箭头两个，表明地球运动方向由西向东。
4.根据权利要求
1所述的地球运动仪，其特征在于阳光板是用透明塑料板(或有机玻璃板)制成，板上刻注平行阳光箭头线(以红色示出)，水平阳光板(6)以中间线为90°，左、右各刻注90°-0°，垂直阳光板(5)以底线(与水平阳光板中线粘接直交处)为90°，向上刻注90°-0°。
专利摘要
本发明是一种地理教学用的教具和社会家庭的科普工具——地球运动仪。使人能以直观形象的手段，解决地理教学中有关地球运动的问题，帮助学生突破难点，突出重点，更好地学好地理知识。能演示地球运动特点及其产生的多种地理现象，性能稳定，重复性好，对一些问题可反复演示以达到目的为止，并为地理教学实验提供了必备的条件。外形美观可作为科普教育的工具和社会家庭的装饰品。
文档编号G09B27/00GK87103489SQ87103489
公开日1987年11月4日 申请日期1987年5月11日
发明者丁玉玺 申请人:丁玉玺导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan