专利名称：天时规律仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种天时规律仪，属于科教模型及科教仪器用具技术领域。
本实用新型技术方案如下它是由球体、环形标尺、轴和支架组成。标尺套在球体上，用一根轴穿在一起，轴的两端固定安装在支架上。标尺和球体可以在轴上转动。
所述的标尺两个面上设有图样。标尺的平面设置在轴的中心线上。
所述的标尺上6点18点和球体上的日期线平面，应垂直经过轴长的1/2。
所述的球体东西两半球上分别设有图样。球体的上下两极处设有两个塑料垫圈，使标尺和球体能磨擦接触。
本仪器还设有附件带月球的小地球仪，可以置于球体周围的任意位置上。小地球仪的基座可采用磁铁制作。
本实用新型是站在大宇宙的立场上开阔视野，观察太阳、地球、月球三者的运行过程，研究自然界所发生的现象、原因和变化规律，对天文地理知识能加深理解。公转部分是宏观的基本知识，自转部分进入微观世界，全是真实数据。可直观的、形象的表达出空间和时间上的主要参数，其功能作用如下(1)公转运行中，可以表达出全年春夏秋冬四季，12个月，24个节气，在黄经轨道上运行过程，在各个不同时期所形成的黄经角度(位置)，其及先后顺序和周而复始的变化规律。
(2)我国四季气候的形成过程、原因、特性及其变化规律。
(3)日食、月食的形成过程、原因及其方向问题。
(4)在自转运行中，能表达出全国45座城市的广大地区，全年365天中任一天的表示该地区的日出时间，日没时间，日长时间，夜长时间和日出日没时的方向，角度6项参数的数据以及这些参数的变化规律。每座城市全年可储存2千余数据，如果仪器上制有30座城市，储存数据就有6万多，可供查阅。
(5)本仪器上有24节气和地球绕日转的文字说明，可对仪器加深理解，容易记忆，变易记忆，变与应用。本仪器属于科技教育文化用具，适用于天文馆、科技馆、图书馆及各类学校，进行教学、研究、实验之用，也是广大的中小学生融科技知识、兴趣为一体，有智力开发意义的科普玩具，可以和地球仪一起成为姐妹产品。
以下结合附图详细描述本实用新型图1、图2为本实用新型结构示意图。
图3、图4为带有月球的小地球仪结构示意图。
图5为小地球仪使用状态示意图。
图6、图7为标尺两个面上的图样示意图。
图8、图9为球体东西两半球上的图样示意图。
图1～4中，1.球体、2.环形标尺、3.轴、4.支架、5.小地球仪、6.小地球仪基座。
图3、图4是带有月球的小地球仪，是本仪器的附件，只在表演日、月食和四季气候时使用。小地球可以摆在地球周围的任意位置上。小地球仪的基座是一块长方型磁铁，用于能吸着的黄经轨道上的各个节气位置上，摆放时一定要将小磁铁的长向中心线垂直与仪器主轴方向，如图5所示。
地球在宇宙中以贯通南北两极为中心，进行自转的同时还能以地轴的上方直指北极星，下方与运行轨道平面成66.5交角站立，围绕太阳在黄经轨道上进行公转的天体。本仪器的公转刻度盘就是黄经轨道，将带有月球的小地球仪摆在轨道的相应蒸气上，因其角度状态方向不同，可以想象在大球的中心部位是太阳，实际黄经轨道是长径1.5亿Km、短径是1.4亿Km的椭圆形轨道，本仪器简化为正圆形。本仪器状态方向不同，如图5可以表达出以下三种功能。
(1)月份、季节、节气变化规律
地球在轨道上公转一周，转完360°是一年，表示每个月份节气相应的度数(位置)角度增大，表示公转运行方向，既表示了各月份、节气的现在、过去、未来顺序和周而复始的运行变化规律。
(2)四季气候的形成及其变化规律由于地轴与其运行轨道平面有66.5°交角的存在和我国处于北温带的地理位置这两个主要因素，就构成了我国冬冷夏热和春秋温和的特性(如图5)。
当地球运行到270°时，其节气为冬至。此时阳光直射区在南回归线上距我国最远，我国所接受到的太阳辐射能量最少，照射时间也最短，因此气候最冷，就是冬季此季日短夜长。以后继续运行，直射区也逐渐向北移动，当地球运行到360°时，其节气为春分，此行直射区在赤道上，我国所接受到的太阳辐射能量和照射时间都有较大的增加，这是由冷变热的中间站，气候温和，就是春季，地球继续运行，到达90°节气为夏至。此时直射区移到北回归线上，距我国最近，我国所接受到的太阳辐射能量最多，照射时间最长，因此气候最热，就是夏季此季日长夜短，地球继续运行，直射区也逐渐向南移动，当到达180°时，节气为秋分，直射区又照到赤道上，此时太阳辐射能和照射时间相当于春分，也是由热变冷的中间站，气候温和，就是秋季。地球继续运行，直射区也逐渐南移，当地球到达到270°时，节气回到冬至，直射区又回到南回归线上。可以看出地球在公转一周，直射区也在南北两回归线间一次往返，两次经过赤道，按节气不同，其直射到南北纬上的角度，由标尺上括号内的角度。其变化轨迹如小地球上两回归线间的斜线，也是全年变化的全过程。还可以看出直射区距我国近就热的道理。
(3)日、月食的形成原因和方向
本仪器能摆出日月食的基本状态。现说明如下地球绕太阳每年转一周，在周而复始的运行中，有时会发生太阳、地球和月球三球连成一线的现象，这就是日、月食的形成原因。所谓连成一线是指这三球即在平面上是一条直线，在垂面上也是一条直线，这时就是全食或环食，如果稍有偏差，形成的就是偏食。当月球在中间时，阳光被地球所遮，形成的就是日食。无论日食或月食，只能在一个半球的局部地区可以看到其阴暗两处的交界线只能是圆弧线。
关于方向问题是同地球和月球的转动方向密切相关的。月球围绕地球是反时针运行，因此日食总是从其右侧开始初缺，从其左方离去复圆。地球绕太阳公转，是顺时针方向运行，因此月食总是从其左侧开始初缺，从其右侧离去复圆。
(4)自转运行中的六项参数问题。
六项参数是指日出时间，日没时间，日长时间，夜长时间，以及日出、日没的方向角度。这是每个地方每天都会出现的问题，与我们的生活、工作、学习、旅游各项事业息息相关，密不可分。能把我国北起黑龙江、南到港台，东起东海、西到疆藏广大地区内45个大城市，每天都会出现的数万参数数据，都统揽储存在一个圆球上，供我们查阅挑选，全面掌握，进行统计分析，研究其变化规律，构成一种新的仪器，其具体的查阅使用方法如下标尺上的时间和方向刻度盘，是查得日出时间，日没时间和方向并计算出日长时间和夜长时间的指示器。
从仪器的结构上看，刻度盘上的中午点是正南方，对应的球体是日半球。24点是深夜，对应的球体是夜半球，代表北方，午长时间，对应的是东半球，6点是正东方，午后时间对应的是西半球，18点代表正西，这些都和经纬度是一致的。在东半球和西半球上的月、日更是对称对应的，标尺对到东半球的某月日，也是西半球上某月日，如果要查阅某城市的参数，该城市的两曲线对应到左侧刻度盘上的时间，即为某城市某月日的日出时间。对应到右侧刻度盘上的时间，即为某城市某月日的日落时间。由日出时间开始经过12点，到达日没时间止，即为某城市的日长时间，由日没时间开始，经24点到达日出时间为止，即为某城市的夜长时间。
日出时间和日没时间得出后，其相应对到刻度盘外围的角度。即为某城市日出日没的方向角度数据。
这六项参数的取得，都是和直观太阳的运行相一致，更是极其形象的。经过这六项参数的查阅，和实际曲线的走向相对照，可以得知某一城市的广大地区在不同季节所发生的变化规律。也可以得知多数城市因地理位置不同而产生的变化规律。还可以发现任何两曲线间的纵向距离，是代表着两座城市间的时差规律。现举例说一下日出变化规律冬季方向东南，时间较晚，北方比南方更晚。
夏季方向东北，时间较早，北方比南方更早。
日出日没曲线的由来根据中国科学院紫金山天文台1984年发表的1-12月45个广大城市的太阳出没时间刻表绘制而成的，如图8、图9可以看出是球面。展开坐标曲线图，是将每座城市的日出日没时刻分开作成的。横坐标是赤道线，代表全年的月份日期，纵坐标是时间，其中6点18点也定在赤道上。这样绘出的日出曲线贴在东半球上，日没曲线贴在西半球上，这两行曲线，首尾相连贴在圆球上。
产品精度与技术要求
根据仪器构成原理，经多方周密反复计算，以每天1MM，每小时30MM为单位元而设计的图纸，按1∶1样机模型为圆球周长为730，直径为237.5标尺，内径为234，外径为280。这样样机经过与太阳出没时刻表对照结果，所有各数据，均不超过2分钟。如果按1日为2mm和1小时为60MM的单元设计，其圆球周长为1460，直径为465。这种产品可以成为精密仪器，其误差不超过1分钟。其主要技术要求有(1)为了使时间标尺在东半球和西半球指示同一日期，标尺的平面应在轴的中心线上。
(2)标尺上6点18点和球上的日期线平面，应垂直经过轴长的1/2。
(3)在圆球体的上下两极处加入两个塑料垫圈，使标尺和圆球能磨擦接触。
(4)为美化仪器，在标尺和平面上按春夏秋冬，日夜朝夕，涂以自然界色彩，以表形象意义。
权利要求1.一种天时规律仪，其特征在于它是由球体、环形标尺、轴和支架组成，标尺套在球体上，用一根轴穿在一起，轴的两端固定安装在支架上，标尺和球体可以在轴上转动。
2.根据权利要求1所述天时规律仪，其特征在于所述的标尺两个面上设有图样，标尺的平面设置在轴的中心线上。
3.据权利要求1所述的天时规律仪，其特征在于所述的标尺上6点18点和球体上的日期线平面，应垂直经过轴长的1/2。
4.根据权利要求1所述的天时规律仪，其特征在于所述的球体东西两半球上分别设有图样，球体的上下两极处设有两个塑料垫圈。
5.根据权利要求1所述的天时规律仪，其特征在于还设有附件带月球的小地球仪。
专利摘要本实用新型涉及一种天时规律仪，它是由球体、环形标尺、轴和支架组成。标尺套在球体上，用一根轴穿在一起，轴的两端固定安装在支架上。本实用新型具有下述功能(1)地球球绕太阳在黄经轨道上运行，因其经过位置角度不同，而产生了许多月份和节气名称也产生了现在，过去，未来之顺序，及其周而复始的变化规律。(2)我国四季气候冬冷夏热，春秋温和其形成的原因及其周而复始的变化规律。(3)日食和月食形成的原因及其变化过程规律。(4)利用标尺可以查到全国20－40座大城市的全年任一天的日出时间，日没时间，日长时间，夜长时间及日出没时的方向角度，从而可以得到这六项参数。按地理位置不同和按季节不同而产生的变化规律。(5)可以查阅中国节日和世界国际节日的日期。
文档编号G09B27/00GK2538038SQ0221140
公开日2003年2月26日 申请日期2002年4月23日 优先权日2002年4月23日
发明者白利弨 申请人:白利弨