专利名称：地球光照计算器的制作方法
技术领域：
本发明为一种地球光照计算器，特别是涉及地球上不同纬度地区太阳高度角、日出、日落、昼夜光照长短、一年四季廿四节气不同日期太阳直射地球纬度位置的地球光照计算器。
本发明的目的在于为我国教学、航空、航海、气象、科学考察等事业设计一种计算地球上不同纬度地区太阳高度角、日出、日落、昼夜光照长短、一年廿四节气不同日期太阳直射地球纬度位置、南北半球极昼、极夜范围的地球光照计算器。
本发明的解决方案是根据地球自转、公转原理，由保护盘、活动旋转光照测算盘，地球仪盘及连接盘构成地球光照计算器。
本发明可以从下面实施例附图中得到详细说明
图1地球光照计算器结构总图;
图2地球光照计算器保护盘结构图;
图3活动旋转测算盘结构图;
图4地球仪盘结构图;
图5连接盘结构图;
图1中描述的地球光照计算器由保护盘1、活动旋转测算盘4、地球仪盘11及连接盘18构成。
图2中描述的圆型保护盘1由有机玻璃或胶木板或轻质金属材料加工而成。保护盘1中间可装有无色透明胶片或透明塑料片保护膜2。
图3中描述的活动旋转测算盘4由无色透明脱片或透明塑料或有机透明玻璃加工，测算盘中刻有太阳直射点指示线5(高度角90度)，晨昏线6，相应日期指示线7和太阳直射地球南北纬度地区的太阳高度角数8(0至90度)，旋转柄9便于测算时往复移动。
图4中描述的地球仪盘11由无色透明胶片或透明塑料或有机玻璃加工，仪盘中刻有传统历法一年廿四节气的相应日期数12，地球南北纬度数13，地球各经、纬线半白昼时间数14，赤道线15，经线与晨昏线相交点所在纬线上的白昼长短时间数16和相应经线地方时刻数17。
图5中描述的连接盘18采用有机玻璃或胶木板或轻质金属材料加工而成。连接盘18开有一个缺口，是活动旋转测算盘4手柄的活动位置。
装配时，地球仪盘11和活动旋转测算盘4通过铆钉10连接，并能相对转动。将地球仪盘11和活动旋转测算盘4安放在保护盘1上，再装上连接盘18、最后用螺钉3固定。安装好后，活动旋转盘4能在连接盘18上的缺口范围内转动。
计算原理和使用方法是1、太阳高度角的测算、正午太阳高度就是太阳对于当地正午时、该地的地平面的角距离，由于地球是个球体，正午太阳高度角是从赤道的位置向南北两方逐渐递减的、而且从赤道所在纬度起，向南北两方每相隔1度，正午太阳高度角就减少1度。当太阳直射赤道时，各地正午太阳高度角与所在地纬度之和为90度。其余各日的太阳高度角则按H＝90°-ψ+
推算。例如计算太阳直射北纬10度时。各地正午太阳高度角，则推动旋转柄9，使太阳直射点指示线5对准地球南北纬度数13上面北纬10度，此时，北纬10度指示线与南、北太阳高度角8上面对齐的数据，便是北纬10度线上的正午太阳高度角，从计算器上看出，此时北纬60度和北极点的太阳高度角为40度和10度，南纬30度和80度的正午太阳高度角分别为50度和0度。
2、不同节气(日期)太阳直射纬度位置的测算，根据传统历法廿四节气交气时刻是黄道上24个等分点，各气弧段相等。各为15度，每气时，一般平均为15.2184日，取近似值15日(其中立夏到小满、小满至芒种、夏至到小署、小署至大署、大署至立秋，处署至白露等六个节段为16日，其余各节段为15日)，即太阳黄经平均每天推进一度。太阳赤纬的计算方法是Sin
(赤纬)＝Sin23°26′·Sinλ(黄经)＝0.3977Sinλ，运用此公式推算24个节气太阳赤纬的数据，当要测算某节气太阳直射的纬度时、推动旋转柄9，使相应日期指示线7对准廿四节气相应日期12中所测算的某节气日期，太阳直射点指示线5所指的地球南、北纬度数13中的数据，便是该节日太阳直射的纬度数、例如清明节(4月5日或4日)，太阳直射北纬5°54′，立冬节(11月7日或8日)，太阳直射南纬16°20′。
3、世界各地日出、日落时刻及白昼长短的测算，地球同一纬线上各地的日出、日落时刻、白昼长短时间都是相同的。晨昏线把地球各纬线分成昼弧与夜弧两部分。而晨昏圈所在的平面又是与太阳光线垂直的，它随着太阳直射点的移动而相应摆动。晨线与经线相交的各点都是该地的黎明时刻，昏线与经线相交的各点都是该地的黄昏时刻，假设各纬线半白昼时间数14为f，求该纬线白昼长短时间计算方法是t＝f×2，求该纬线日出时刻，则t1＝12-f，如求该纬线日落时刻，则t2＝12+f，例如，当太阳直射南纬20度时，北纬30度与昼线相交的一点数据f为5点11分30秒(半白昼时间)，那么，北纬30度的白昼长t＝5点11分30秒×2＝10点23分，日出时刻t1＝12点-5点11分30秒＝6点48分30秒，日落时刻t2＝12点+5点11分30秒，又如南纬40度时的半白昼时间为7点11分，那么南纬40度地区白昼长t＝7点11分×2＝14点22分，日出时刻t1＝12点-7点11分＝4点49分，日落时刻t2＝12点+7点11分＝19点11分。
4、地球南、北半球极昼、极夜范围的测算、极昼、极夜地带都是地球两极的球冠地带，若以地球两极为中心。太阳赤纬为半径，其宽度为太阳赤纬的余角。例如当太阳直射北纬10度时，北极圈内极昼地带的最低纬度是90度-10度＝80度。南极圈内极夜地带最低纬度也是90度-10＝80度。当太阳直射南纬15度时，北半球极夜地带最低纬度是90度-15＝75度、南半球极昼地带最低纬度也是90度-15度＝75度，如测算“谷雨”节(4月20日)南北半球极昼、极夜的范围、即推动旋转9、使相应日期指示线对准廿四节气及相应日期12中的“谷雨”节位置，此时，晨昏线分别与南、北纬78°32′相交，这说明北纬78°32′以北地区是极昼地带，南纬78°32′以南地区是极夜地带，又如测算“立冬”节(11月7日或8日)南北半球极昼极夜范围，同样测算得知北纬73°40′以北地区为极夜地带、南纬73°40′以南地区为极昼地带。
权利要求
1.一种用于地理教学、航空、航海、气象、科学考察等事业的地球光照计算器，其特征是该计算器由保护盘(1)、带有转柄(9)的活动旋转测算盘(4)、地球仪盘(11)及连接盘(18)构成。地球仪盘(11)和活动旋转测算盘(4)通过铆钉(10)连接，并能相对转动，将地球仪盘(11)和活动旋转测算盘(4)放置在保护盘(1)上，装上连接盘(18)、用螺钉(3)将保护盘(1)和连接盘(18)固定；活动旋转测算盘(4)上刻有太阳直射点指示线(5)，晨昏线(6)、传统历法廿四气节相应日期指示线(7)、地球南北纬度太阳高度角数(8)；地球仪盘(11)上刻有传统历法一年廿四节气的相应日期(12)，地球南北纬度数(13)、地球各经线半白昼时间数(14)、赤道线(15)、晨昏线与经线相交时所在纬线白昼长短时间数(16)和相应经线地方时刻数(17)。
2.根据权利要求1所述的地球光照计算器，其特征是保护盘(1)、连接板(18)可以由有机玻璃、胶木板或轻质金属材料制成。活动旋转测算盘(4)、地球仪盘(11)可以用无色透明胶片、透明塑料或有机透明玻璃制成。
全文摘要
一种用于教学、航空、航海、气象、科学考察等事业的地球光照计算器，它由保护盘、活动旋转测算盘、地球仪盘及连接盘构成。可测算地球上不同纬度地区太阳高度角、世界各地日出、日落、昼夜光照长短、一年廿四节气太阳直射地球纬度位置、南北半球极昼、极夜范围。该计算器具有结构简单、用途广泛、加工使用方便等特点。
文档编号G04B49/04GK1062983SQ9110660
公开日1992年7月22日 申请日期1990年12月30日 优先权日1990年12月30日
发明者罗育鳌 申请人:罗育鳌