专利名称:双转地球仪的制作方法
本实用新型是用于教学用的一种模拟地球绕太阳运行变化规律的地球仪。
目前市售的地球仪，只能形象地表示地球，而不能演示地球自转及绕太阳运行的变化规律。
本实用新型的目的在于提供一种用于教学用的地球仪，其不仅能形象地表示地球，而且能演示地球在自转及公转过程中产生的各种自然现象，因而有助于学生及有关人员学习和掌握地球及自然知识。
本实用新型的技术解决方案是在现有地球仪的基础上进行改进，即在地球仪上设有示太阳及可使示地球绕示太阳进行公转的传动机构。所说的示太阳可以是不透明的空心或实心的球体。其可放在或固定在支架上的黄经盘或黄经圈内。其支架可设在底座或底座上的轴架上。所说的传动机构可由穿在示地球上的轴杆、固设在底座上的传动轴。与轴杆和传动轴连接的摇臂，带有固定轴的底座支架及套在传动轴和固定轴上的传动带组成。亦可在固定轴、传动轴上固设有等径的滑轮或链轮或互相啮合的齿轮。为了更真实地较形象地表示太阳可在透明的空心球体内设有光源。并应使示地球、示太阳的圆心同位于一条水平线上。为了使底座在底座支架上保持水平移动，可在底座的下部设有脚轮。为了能演示各种自然现象，在地球仪上还设有与地球相适应的晨昏圈，标有时间的时刻圈，标有二十四节气的黄道圈、带有黄经度指针的光射圈及随地球转动的节气指针。为了计算所在地的太阳高度角，备有太阳高度角计算。为了演示东西向及南北向物体水平运动时所产生的偏向，还备有演示器。为了演示地球自转时的角速度和线速度，还备有角、线速度标。
本实用新型与已有技术相比，由于增设了示太阳及可使示地球绕示太阳公转的简单传动机构。形象真实地模拟了地球绕太阳运行的变化规律。由于增设了时刻圈、晨昏圈、黄道圈、带有黄经度指针的光射圈及随地球转动的节气指针，可以演示各种自然现象。由于备有太阳高度角计算尺，使计算简便、迅速、准确了。由于还备有东西向和南北向物体水平运动的演示器及角、线速度标，可以使人们进一步掌握和了解地球的运动所产生的物理现象。因此其不仅具有设计简单合理、直观清楚明了、操作简便、易懂易记等优点，而且符合地球运动的自然规律，能使学员较正确地模拟观测到与实际情况相符的地球绕太阳运行的实况，并给学员带来极大的方便和兴趣。
下面结合附图详细描述本实用新型的一个实施例。
图1是双转地球仪的示意图。
图2是配备的角、线速度标的示意图。
图3是图2的侧视图。
图4是配备的东西向物体水平运动的演示器的示意图。
图5是图4的侧视图。
图6是图4的俯视图。
图7是配备的南北向物体水平运动的演示器的示意图。
图8是图7的侧视图。
图9是图7的俯视图。
图10是配备的太阳高度角计算尺的示意图。
参见图1，底座2是一个矩形空心的塑料底座。其一端通过固定轴19及卡箍21被卡在圆台形的塑料支座25上，并可沿固定轴19转动。卡箍21通过顶丝20被紧固在固定轴19上。在底座2的空心内有一个套固在固定轴19上的滑轮22。固定轴19的一端通过紧固螺钉24与支座25连接，另一端通过顶丝18紧固有一个端口呈截锥形的塑料黄经盘17，在其锥面上刻有0～345的刻度。在黄经盘17内放有一个皮球作为示太阳16。在底座2的另一端的下部设有一个与支座25等高的角轮1，在上部通过螺钉4固设有一个轴架6，在轴架6的上部开有固设晨昏圈12、光射圈7的豁槽。在底座空心内的滑轮3套固在传动轴5上。在等径的滑轮3、22上套有橡胶传动带23。传动轴5、轴杆13通过顶丝与摇臂8连接。在摇臂的侧部紧固有一个与传动轴轴线相对应的节气指针14。在轴杆13上串有一个带有时刻圈10的框架和一个示地球11。时刻圈10位于示地球11的赤道处。在时刻圈10上刻有0～23小时的刻度。在光射圈7和晨昏圈12的半径处套插一个与它们垂直相交的刻有二十四节气的黄道圈9。在光射圈7上刻有太阳高度角光射标26，并插有一根指向黄经盘17的黄经度指针15。示太阳16与示地球11的球心同位于一条水平线上。晨昏圈12、光射圈7、黄道圈9，均是带有切口的塑料圈。
双转地球仪的使用方法1、地球自转与公转方向一致，都是自西向东参照标志是晨昏圈和太阳球。
操作方法首先将节气指针面向学员，然后按逆时针方向转动地球即可显示出地球自转方向。同时再按逆时针方向推动地球绕太阳旋转即可显示出地球公转方向。至此，就可使学员观察到地球自转与公转的方向是一致的。
2、昼夜更替参照标志是晨昏圈、地球白昼面和黑夜面。
操作方法在明确昼夜弧以晨昏圈为分界的基础上开始推动地球自转，就可以使学员观察到昼夜不断更替的自然现象。
3、东边比西边先见到太阳参照标志是地球上任意两条相隔30°的经线区(即两个相邻的时区)和晨昏圈。
操作方法开始推动地球自转，此时就可以使学员观察到先过晨昏线(即晨昏圈)的地方比后过晨昏线的地方早见到太阳。地球上总是东边的地方比西边的地方早见到太阳。
4、地方时参照标志是各时区的中央经线和时刻圈上时刻栏内的中心点。
操作方法把时刻圈上的十二点整对准日心，然后再使地球上各个时区的中央经线对准时刻圈上时刻栏内的中心点。此时就可以使学员观察到各时区所对着的时刻就是该时区的地方时。各个时区的地方时是各不相同的。
5、地方时时差参照标志是地球上的时区和时刻圈上时刻栏内的数字。
操作方法把地球上的时区对准时刻圈上的时刻栏，以时刻圈上的时刻栏内的数字为依据，就可以使学员观察到地球上相邻时区的时差为一小时。
同时也可以使学员观察到一个任意的指定时区的地方时与另一个任意的指定时区的地方时之间的时差，即在任意两个时区之间。中间相差几个时区，它们之间就相差几个小时。
同时再使地球自转15°，还可以使学员观察到各个时区的时刻是同步前移的，同时变化的。任意指定的两个时区的时差数是永远固定的。
6、世界时参照标志是中时区(或叫0时区)和时刻圈上时刻栏中的数字。
操作方法把时刻圈上十二点整对准日心。此时就可以使学员观察到中时区所对着的那个时刻就是世界时的时刻，即格林威治时间。也就是说，中时区对着哪个时刻哪个时刻就是当时全球的世界时。
然后再推动地球自转15°，世界时前移一小时。全球的世界时是同一的。
7、世界时与地方时时差参照标志是世界时和地方时。
操作方法在已知世界时和地方时的基础上，开始推动地球自转15°。就可以使学员观察到任意的一个时区的地方时与世界时的时差，相隔几个小时，就相差几小时。因为地方时与世界时是同步前移的。所以说，某一个时区的地方时与世界时的时差是永远固定的。
8、日期变更参照标志是国际日期变更线和时刻圈上的O点。
操作方法把时刻圈上的十二点整对准日心，然后再使中时区对准十一点整。此时此刻，东西经180°上的日界线正对着二十三点整。此时开始推动地球自转，使学员看到日界线经过0点的过程。日界线一到0点，地球上就开始了新的一天。至此，就可使学员观察到当世界时即格林威治时间是每天十二点整时，北京时间是每天二十点整时，地球上新的一天就开始了。
9、新日区与前日区参照标志是国际日期变更线和地球上0点子午线。
操作方法把时刻圈上的十二点整对准日心，再把地球上的日界线对准0点整。然后开始推动地球自转。凡是日界线以西过0点的时区都是新的一天；凡是日界线以东未过0点的时区都是前一天。也就是说，从0点起到东经180°上的日界线之间的时区为新日区，从0点起退到西经180°上的日界线之间的时区为前日区。无论是新日区或前日区，在单独计算日期时都为同日区。新日区的特点是不断扩大，前日区的特点是不断缩小。这样就可以使学员观察到地球球面上有两个日期、两个日区、两条日界线。一条是固定在东西经180°上的国际日期变更线，另一条是地球上正处在0点上的当地子午线即活动日期变更线。例如，辽阳市的新日与前日分界线是从北京时间0点算起的。
10、地球斜身自转与公转参照标志是地球自转轴和黄道圈上沿(称黄道平面)。
操作方法推动地球绕太阳公转一周，就可以使学员观察到地轴的南北两端即地球南北两极极点的指向，在公转一周过程中无论哪个季节或月日都始终不变。北极永远指向北极星附近。地轴与黄道平面交角度总是66°34′。
11、黄赤交角参照标志是黄道圈上沿和时刻圈上沿(黄道圈上沿代表黄道平面，时刻圈上沿代表赤道平面)。
操作方法推动地球绕太阳公转一周，就可以使学员观察到黄道平面与赤道平面形成的交角。黄赤交角度为23°26′。黄赤交角有两个交点，两个交点是不断移动的，移动的方向是与自转和公转方向相反的。
12、太阳光直射点范围参照标志是光射圈上直射点和地球上南北回归线。
操作方法把地球旋转到夏至点，然后使地球公转一周。就可以使学员观察到太阳直射点的直射范围只在南北回归线之间。
13、太阳光直射在南北回归线上每年一次参照标志是光射圈上直射点和地球上南北回归线。
操作方法把地球旋转到夏至点，然后使地球公转一周。就可以使学员观察到在南北回归线上，太阳光每年只能直射一次。
14、太阳光直射在南北回归线之间的地区每年两次参照标志是光射圈上直射点和地球上南北回归线之间的地区。
操作方法把地球旋转到夏至点，然后使地球公转一周。就可以使学员观察到在南北回归线之间的地区，太阳光每年要直射两次。
15、南北回归线以外的地区全年无太阳光直射参照标志是光射圈上直射点和南回归线以南、北回归线以北地区。
操作方法把地球旋转到夏至点，然后使地球公转一周。就可以使学员观察到在南回归线以南和北回归线以北地区，全年无太阳直射。
16、太阳光直射点变化参照标志是北回归线、赤道、南回归线、黄道圈上的节气栏和节气指针。
操作方法把地球旋转到夏至点，然后使地球公转一周。就可以使学员观察到在夏至日太阳光直射在北回归线上；在春分日、秋分日太阳光直射在赤道上；在冬至日太阳光直射在南回归线上。
17、极昼和极夜参照标志是光射圈上南北0°光射点和地球上南极圈、北极圈。
操作方法把地球旋转到夏至点，然后使地球公转一周。就可以使学员观察到在夏至日北极圈的极昼现象、南极圈的极夜现象；在冬至日南极圈的极昼现象、北极圈的极夜现象。还可以观察到极昼现象和极夜现象总是相反的。
18、太阳高度角参照标志是黄道圈上的节气栏、节气指针、地球纬线和光射圈。
操作方法把地球旋转到夏至点，然后再公转到秋分点、冬至点、春分点。在每一点上均暂停一下。在暂停时观察光射圈上的光射标就可以使学员观察到在不同的节气里其北极点、北极圈、北回归线、赤道、南回归线、南极圈和南极点上的太阳光光射点与地平面的角度，即太阳在当地的仰角，是各不相同的。
(1)北半球夏至日太阳光在各纬线上的仰角是北极点的正午为23°26′北极圈的正午为46°52′北回归线的正午为90°赤道的正午为66°34′南回归线的正午为43°08′南极圈的正午为0°(2)北半球冬至日地球上各条纬线的仰角与夏至日洽巧相反北极圈的正午为0°北回归线的正午为43°08′赤道的正午为66°34′南回归线的正午为90°南极圈的正午为46°52′南极点的正午为23°26′(3)春分日、秋分日地球上各条纬线上太阳光的仰角是北极点的正午为0°北极圈的正午为23°26′北回归线的正午为66°34′赤道的正午为90°南回归线的正午为66°34′南极圈的正午为23°26′
南极点的正午为0°19、北京正午时太阳光仰角的变化参照标志是黄道圈上节气栏、节气指针、北京、太阳高度角标明牌。
操作方法将地球分别旋转到夏至点、秋分点、冬至点、春分点和夏至点后暂停，在暂停中推动地球自转，使东经120°经线对准日心。就可以使学员观察到北京的夏至日正午太阳高度角为73°32′北京的春、秋分日正午太阳高度角为50°06′北京的冬至日正午太阳高度角为26°40′20、太阳高度角计算尺的使用方法(1)所谓太阳高度角计算尺就是两个120mm的直尺。
(2)春分至白露段①计算基本公式所求地方的高度角＝89°60′－(高纬度－低纬度)②计算规则第一条，高纬度或低纬度均可为所求地方的纬度或太阳直射点的纬度。哪个数大哪个数就是高纬度，哪个数小哪个数就是低纬度。
〔附〕二十四节气太阳赤纬度春 分 0° 秋 分清明 白露 5°57′ 寒露 惊蜇谷雨 处暑 11°32′ 霜降 雨水立夏 立秋 16°19′ 立冬 立春小满 大暑 20°16′ 小雪 大寒芒种 小暑 22°44′ 大雪 小寒夏 至 23°26′ 冬 至第二条，如括号内所得纬度差的分数为00′时，总减时将89°60°改为90°00′。
第三条，如高纬度的分数小于低纬度的分数时，则高纬度的分数加上60′之后再进行相减。例如，(15′＋60′)－16′＝59′。总减时将89°60′改为90°60′。
(3)秋分至惊蜇段①计算基本公式所求地方的高度角＝89°60′－(所求地方纬度＋太阳光直射点赤纬度)②计算规则如所求地方纬度的分数与太阳光直射点纬度的分数，相加的和大于60′时，总减时将89°60′改为88°120′。
(4)计算时进位退位规则度与度相加减，分与分相加减，度分单算，不进不退。
21、昼夜长短相同的演示参照标志是晨昏圈、黄道圈上的春分栏和秋分栏、节气指针和赤道。
操作方法推动地球公转到春分点或秋分点上暂停，再推动地球自转，就可以使学员观察到全球各个地区昼夜长短是相同的。然后再将地球公转到任意一个节气点上，还可以使学员观察到在赤道上总是昼夜相同的。
22、昼夜长短变化的演示参照标志是晨昏圈、黄道圈上的节气栏、节气指针、时刻圈和时区。
操作方法将地球公转到夏至点和秋分点上后暂停，然后再推动地球自转，就可以使学员观察到各个时区昼夜长短的变化。
23、南北两半球昼夜长短相反的演示参照标志是晨昏圈、黄道圈上的节气栏、节气指针、时刻圈和时区。
操作方法将地球公转到夏至点和冬至点上后暂停，然后再推动地球自转，就可以使学员观察到在南北纬度相同的地方，其昼夜长短洽好相反。
24、在各节气中地球运行的位置参照标志是黄道圈上的二十四节气、节气指针、黄经盘、黄经度指针、太阳光直射点和地球纬线。
操作方法推动地球公转。在每个节气处都暂停一下，就可以使学员观察到地球在公转过程中，在每一个节气点上，地球在太阳周围所处的位置。还可以使学员观察到黄经度和赤纬度。
25、四季更替参照标志是晨昏圈、时刻圈、光射圈、黄道圈、节气指针和地球纬线。
操作方法将地球公转到夏至点、秋分点、冬至点和春分点上后暂停，然后再推动地球自转。就可以使学员观察到，北半球在一年内白昼最长，太阳仰角最高的时期为夏季；白昼最短，太阳仰角最低的时期为冬季；白昼与黑夜长短相近，太阳仰角适中的时期为春季和秋季。
同时还能使学员观察到昼夜长短变化的原因、日照时间长短的原因和太阳仰角高低的原因都是由于地球斜身自转和公转的结果所造成，也就是四季更替的原因。
26、地球自转的角速度和线速度参照标志是地球上的时区和角、线速度标。
操作方法将地球自转角、线速度标附着于北半球上任意一个时区，然后推动地球自转15°而角、线速度标要原地不动，即不随地球自转。就可以使学员观察到地球自转的角速度和线速度是不相同的。地球自转的角速度在各个不同的纬度上都是一样的。而线速度在不同纬度上是不相同的。
27、东西向物体水平运动产生偏向的演示参照标志是东西向物体水平运动演示器和赤道两侧的任意一个经纬区。
操作方法将东西向物体水平运动演示器附着于地球南北两半球的任意一个经纬区，然后使地球自转15°，东西向物体水平运动演示器原地不动，即不随地球自转。就可以使学员通过抛物示意针观察到在北半球抛物向右偏；在南半球抛物向左偏；在赤道上抛物无偏向的自然现象。
28、南北向物体水平运动产生偏向的演示参照标志是南北向物体水平运动演示器和赤道两侧的任意一个经纬区。
操作方法将南北向物体水平运动演示器附着于地球南北两半球的任意一个经纬区，就可以使学员通过抛物示意针观察到在北半球抛物向右偏；在南半球抛物向左偏；在赤道附近抛物无偏向的自然现象。
权利要求
1.一种模拟地球绕太阳运行变化规律的双转地球仪，包括有底座[2]、轴杆[13]及串在轴杆[13]上的示地球[11]，其特征在于a、在底座[2]的轴架[6]上设有与示地球[11]相适应的晨昏圈[12]，带有黄经度指针[15]的光射圈[7]，并在晨昏圈[12]和光射圈[7]的半径处设有与它们垂直相交的黄道圈[9]；b、在轴杆[13]上串有与示地球[11]相适应的带有时刻圈[10]的框架；c、在底座[2]或轴架[6]上设有带有黄经盘或黄经圈[17]的支架，并在黄经盘或黄经圈内放有或固定有示太阳[16]；d、在底座[2]上设有由穿在示地球[11]上的轴杆[13]，固设在底座[2]上的传动轴[5]，与轴杆[13]和传动轴[5]连接的摇臂[8]，带有固定轴[19]的底座支座[25]及套在传动轴[5]和固定轴[19]上的传动带[23]所构成的传动机构；e、在摇臂的侧部设有与传动轴轴线相对应的节气指针[14]。
2.根据权利要求
1所述的双转地球仪，其特征在于所说的示太阳〔16〕是不透明或透明的空心或实心的球体。
3.根据权利要求
2所述的双转地球仪，其特征在于在透明的空心球体内设有光源。
4.根据权利要求
1所述的双转地球仪，其特征在于在固定轴〔19〕、传动轴〔5〕上固设有等径的滑轮或链轮或互相啮合的齿轮。
5.根据权利要求
1所述的双转地球仪，其特征在于所说的示地球〔11〕、示太阳〔16〕的圆心同位于一条水平线上。
6.根据权利要求
1、2、3、4、5所述的双转地球仪，其特征在于在底座〔2〕的下部设有脚轮〔1〕。
7.根据权利要求
1、2、3、4、5所述的双转地球仪，其特征在于还备有太阳高度角计算尺〔30〕，东西向及南北向物体水平运动的演示器〔28〕、〔29〕和角、线速度标〔27〕。
专利摘要
一种用于教学的双转地球仪，它是由底座、轴杆、示地球、时刻圈、晨昏圈、黄道圈、光射圈、黄经盘或黄经圈、黄经度指针、节气指针、示太阳、传动机构等构成。该双转地球仪，不仅能形象地表示地球，而且能演示地球自转及绕太阳公转的变化规律。其具有设计简单合理、结构新颖，符合地球运动的自然规律等特点，能使学员较正确地模拟观测到与实际情况相符的地球绕太阳运行的实况。
文档编号G09B27/00GK87203416SQ87203416
公开日1988年3月23日 申请日期1987年7月3日
发明者陈元 申请人:陈元导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan