一种利用影子确定日期的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测时技术领域，具体地说是一种利用影子确定日期的方法。
【背景技术】
[0002] 影子是生活中最常见的自然现象，古代人们就发明了日晷利用影子长度和方向来 计量时间；在某种场合下，人们可能还要利用某些自然现象去确定日期，比如野外生存或者 航海中一般会用到智能手机或其他高科技产品来确定当天日期，但是一旦高科技产品失去 作用，在条件简陋的情况下就无法知晓当天日期。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种利用影子确定日期的方法，用于解决在高科技产品失 去作用的情况下，无法确定日期的问题。
[0004] 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种利用影子确定日期的方法，其 特征是，包括以下步骤：
[0005] 步骤1)、在初始时刻tl时，标记长度为Η的物体的顶点P的影子位置为A点；在 时刻t2时，标记物体顶点P的影子位置为B点；分别测量物体底部位置0距A、B的距离以 及A、B之间的距离，分别为|0A|、|0B|和|AB| ;
[0006] 步骤2)、根据H、I 0AI、I OB I和IAB I的大小利用公式
，计算Z APB的大小，Z APB与tl到t2 时刻太阳转过的角度β相等；
[0008] 步骤3)、根据tl到t2时刻地球的自转角度α和太阳转过的角度β计算赤炜角
[0009] 步骤4)、根据赤炜角δ确定积日Ν，积日是指从元旦算起观测日期在该年内的顺
序号。
[0010] 进一步的，所述的步骤2)中 的推导过程 包括：
[0011] 步骤21)、根据余弦定理得到：
[0012] ΑΡ|2+|ΒΡ|2-|ΑΒ2= 2|ΑΡ| · I BP I · cos Z APB；
[0013] 步骤22)、根据勾股定理得到：
[0014] AP|2= I AO I 2+h2, |bp|2= I BO I 2+h2；
[0015] 步骤23)、由上述可得：
[0017] 进一步的，所述的步骤3)中
的具体推导过程包括：
[0018] 步骤31)、计算tl到t2时刻地球的自转角度α :
[0020] 步骤32)、地球表示为Ε，Ε0表示地球自转轴所在的直线，令|0E| = L ;
[0021] 步骤33)、根据余弦定理得到：
[0022] | ΑΒ 12= | ΑΕ | 2+1 BE 12-2 | ΑΕ 卜 | BE 卜 cos β、| ΑΒ 12= | Α01 2+1Β012-2 | Α0 卜 | Β0 卜 co s β ；
[0023] 步骤34)、根据 得到：
[0026] 进一步的，所述的步骤4)具体包括：
[0027] 步骤41)、根据赤炜角δ确定日角Θ :
[0028] δ =〇· 3723+23. 2567sin Θ +〇· 1149sin2 Θ-〇· 1712sin3 Θ-〇· 578cos Θ +〇· 3656c os2 Θ +〇. 〇201cos3 Θ ；
[0029] 步骤42)、根据日角Θ确定积日N :
[0031] 进一步的，所述的确定日期的条件为在短时间内认为太阳和地球的距离不变。
[0032] 本发明的有益效果是：本发明提供的一种利用影子确定日期的方法，当在野外生 存或航海中，某些高科技手段会失去效果，并不能确定当前的日期，利用影子确定日期就凸 显出其有益的效果。
[0033] 本发明基于在短时间内地球跟太阳的距离不变，利用简单的数学关系，逐步推导 出当前的日期，所用的设备及其简单，适用于任何位置。
【附图说明】
[0034] 图1为本发明的流程图；
[0035] 图2为本发明的物体影子示意图；
[0036] 图3为一小时之内从地球看太阳运行的示意图；
[0037] 图4为本发明的Z APB的推导过程；
[0038] 图5为本发明的赤炜角公式的推导过程；
[0039] 图6为本发明的积日的推导过程。
【具体实施方式】
[0040] 如图1至图6所示，一种利用影子确定日期的方法，在短时间内，认为太阳与地球 之间的距离不变，包括以下步骤：
[0041] 步骤1)、测量| 0AI、I OB I和IAB I的长度：
[0042] 如图2所示，在初始时刻tl时，将长度为Η的物体竖直立于地面0点，物体的顶点 Ρ的影子位置标记为Α点；在时刻t2时，标记物体顶点Ρ的影子位置为Β点；分别测量物体 底部位置0点距A、B的距离以及A、B之间的距离，分别为|0A|、|0B|和|AB| ;
[0043] 步骤2)、计算Z APB的大小：
[0044] 如图4和图2所示，Z APB的具体推导过程为：
[0045] 步骤21)、根据余弦定理得到：
[0046] ΑΡ|2+|ΒΡ|2-|ΑΒ|2= 2|ΑΡ| · I BP I · cos Z APB；
[0047] 步骤22)、根据勾股定理得到：
[0048] AP|2= I AO I 2+h2, |bp2= I BO I 2+h2；
[0049] 步骤23)、由上述可得：
[0051] 将H、I 0AI、I OB I和I AB I的大小代入公式
，计算得到Z APB的大小，Z APB与从tl到t2时 刻太阳转过的角度β相等；
[0052] 步骤3)、根据tl到t2时刻地球的自转角度α和太阳转过的角度β计算赤炜角 δ ：
[0053] 如图5和图3所示，赤炜角δ的具体确定过程为：
[0054] 步骤31)、计算tl到t2时刻地球的自转角度α :
[0056] 步骤32)、地球表示为Ε，Ε0表示地球自转轴所在的直线，另| 0Ε | = L ;
[0057] 步骤33)、根据余弦定理得到：
[0058] | ΑΒ 12= | ΑΕ | 2+1 BE 12-2 | ΑΕ 卜 | BE ? cos β、| AB 12= | A01 2+1B012_2 | A01 · | B01 · co s β ；
[0059] 步骤34)、根据 得到：
[0062] 步骤4)、根据赤炜角δ确定积日N。
[0063] 如图6所示，积日的具体确定过程为：
[0064] 步骤41)、根据赤炜角δ确定日角Θ :
[0066] 步骤42)、根据日角Θ确定积日Ν :
[0068] 以下为某天在我国海南省三亚市确定日期的具体方法：
[0069] 步骤1)、将长度Η为1. 97米的直杆0Ρ竖直立于地面0点，在北京时间14 : :42分 直杆顶点Ρ的影子的位置记为Α，北京时间15:42分直杆顶点Ρ的影子记为Β，用尺子测量 0Α|、|0Β| 和 |ΑΒ| 的长度，得到 |0A| = 1. 1496 米，|0B| = 1. 9279 米，|ΑΒ| = 0· 7997 米。
[0070] 步骤 2)、将杆长 Η = 1.97 米、|〇A| = 1. 1496 米、|〇Β| = 1.9279 米和 |ΑΒ| = 0. 7997米带入公式：
[0072] 计算得到 cos Z APB = cos β = 0· 9671 〇
[0073] 步骤3)、在北京时间14::42分到15:42分之间，地球转过的角度α = 15°，将 cos α = 0.9659、cos β = 0.9671 带入公式：
，得到 δ 为 1〇· 8037。。
[0074] 步骤4)、将δ = 10.8037°，年份=2015带入公式：
[0076] 和公式
*得到积 日 Ν = 107. 9636。
[0077] 由于积日只能取整数，Ν= 108的误差最小，因此取积日为108,即日期为2015年 4月18日，与事实相符。
[0078] 上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范 围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做 出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1. 一种利用影子确定日期的方法，其特征是，包括以下步骤： 步骤1)、在初始时刻tl时，标记长度为H物体的顶点P的影子位置A ;在时刻t2时，标 记物体顶点P的影子位置B ;分别测量物体底部位置O距A、B的距离以及A、B之间的距离， 分别为 I〇a|、|ob| 和 |ab| ; 步骤2)、根据h、|〇A|、|〇B|和IabI的大小，利用公式计算Z APB的大小，Z APB与tl到t2时刻太阳转 过的角度β相等； 步骤3)、根据tl到t2时刻地球的自转角度α和太阳转过的角度β计算赤炜角δ，步骤4)、根据赤炜角δ确定积日Ν。2. 根据权利要求1所述的一种利用影子确定日期的方法，其特征是，所述的步骤2)中的推导过程包括： 步骤21)、根据余弦定理得到： AP I2+1BP I2-1AB I2= 2 IAP I · |BP| · cos Z APB ； 步骤22)、根据勾股定理得到： ap|2= IAOI 2+h2, |bp2= |bo| 2+h2； 步骤23)、由上述可得：3. 根据权利要求1所述的一种利用影子确定日期的方法，其特征是，所述的步骤3)中的具体推导过程包括： 步骤31)、计算tl到t2时刻地球的自转角度α :t米用二十四小时制； 步骤32)、地球表示为E，EO表示地球自转轴，令I OE I = L ; 步骤33)、根据余弦定理得到：步骤34)、根据4. 根据权利要求1所述的一种利用影子确定日期的方法，其特征是，所述的步骤4)具 体包括： 步骤41)、根据赤炜角δ确定日角Θ : δ =〇· 3723+23. 2567sin Θ +〇· 1149sin2 Θ-〇· 1712sin3 Θ-〇· 578cos Θ +〇· 3656cos2 Θ +0. 0201cos3 Θ ； 步骤42)、根据日角Θ确定积日N :步骤43)、根据积日N求得当天观测日期。5. 根据权利要求1-4任意一项所述的一种利用影子确定日期的方法，其特征是，所述 的确定日期的条件为在短时间内认为太阳和地球的距离不变。
【专利摘要】一种利用影子确定日期的方法，其特征是，包括以下步骤：首先测量直杆底部位置O距A、B的距离以及A、B之间的距离；其次，根据公式计算∠APB的大小；再次，根据地球的自转角度和太阳转过的角度计算赤纬角；最后，根据赤纬角δ确定积日N。在高科技手段失去作用的情况下，本发明利用简单的数学关系，逐步推导出当前的日期，所用的设备及其简单，适用于任何位置。
【IPC分类】G04B49/00
【公开号】CN105353598
【申请号】CN201510931625
【发明人】屈忠锋, 房莹
【申请人】济南大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月14日