太阳高度与方位演示仪制造技术

太阳高度与方位演示仪，涉及一种教具。提供一种可方便直观地演示地球上任何地点、任何节气、任何时刻的太阳高度和方位的太阳高度与方位演示仪。设地球仪和测量仪。地球仪设有底座、转轴和球体，转轴与球体连接并穿过球体的南北极与底座转动连接，底座设上圆盘、底盘和刻度盘。测量仪设底座、旋转体、量角器和日晷晷面，底座与球体外表面吸合，旋转体与底座转动连接，量角器和日晷晷面设于旋转体内，量角器与日晷晷面垂直相交并与旋转体内壁吻合连接，垂直相交的交线与旋转体的中轴线及旋转体的旋转轴心线重合，量角器、日晷晷面与旋转体的半径相等，底座上设圆周分度标识，圆心位于旋转体的旋转轴心线上，旋转体的旋转轴心线指向地球仪球心。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种教具，尤其是涉及一种太阳高度与方位演示仪。
技术介绍
目前，中学课本中介绍了用垂直立杆测影计算法来测量太阳高度的方法，该方法 需要测量立杆及其影子的长度，并且要通过三角函数计算才能得出结果，十分不便。而且当 太阳高度很低时，立杆的影长太长，影象模糊，根本无法判断和测量立杆影子的长度。 太阳的高度和方位，决定了太阳对地球表面的辐射，也决定了地球五带的划分、四 季的形成、气候的变化，是一个十分重要的基本概念。高度和方位是三维的，并随时间、地点 时刻变化着。准确地说，地球上任何地点、任何时刻，太阳高度与方位都是不一样的，而且 随时间变化，所以很难用语言或文字简单地表述出来。中学课本中配以几张二维图来说明 (如正午太阳高度角及其变化)，也难以表达太阳高度和方位的全部内容。最好能借助简单 的教学仪器或教具来表现其空间关系和变化过程，直观形象地帮助学生理解其概念。 经典的三球仪，就是一个较好的演示仪器，它是以太阳为参照系来展示日、地、月 三体之间的运动、变化和空间关系，但是，由于必须演示地球的公转，三球仪本身的大小就 受到空间的限制，地球仪不可能做得很大，难以设置标志标，模拟太阳光线暗淡，难以形象 地表达太阳高度和方位。 最近北京小学设计用以演示四季形成的一套设备，其中包括4个模拟太阳在二分二至点的聚光灯及支架，4个放置在二分二至点的大地球仪及支架，还有其它附设设备，用来演示不同季节的太阳高度，较为清楚，但其设备复杂、庞大，所需演示场所较大，十分不便，而且难以表达地球公转的周年运动中不同地点太阳高度变化的全过程。 有关测量太阳高度和太阳方位已有一些相关报道，公告号为CN2315611的技术专利提供一种太阳高度测量仪，设有透光板、刻度盘、定位轴、立柱、底盘，透光板一端设有透光窗，透光板另一端有三角指针，刻度盘上具有沿圆弧排列的刻度数，在透光板、刻度盘外侧定位轴上装置有垂直指针。透光窗中有斜X窗格，刻度数为0 90。的示数，从左到中，从右到中均为0 90° 公告号为CN2321059的技术专利提供一种半自动太阳高度测量器，该仪器采 用重力对仪器测量盘的上下端连接的万向链分别垂挂重锤和旋钮安装带底座的支架上，进 行水平自动调节的方式，只要使该仪器指示盘的盘面与阳光平行，即可读出当时太阳高度 的确切数值。 公告号为CN200979406的技术专利提供一种简易太阳高度测量仪，它呈长方 体，在它的主侧面上开一个四边形的口 ，在四边形的口上覆盖一层黑色胶片，在长方体的后 侧面上开一个圆形的小孔，在长方体的一侧设置刻度盘，在刻度盘的圆心上设置一根细线， 在细线的下端拴一垂直物。 公开号为CN101149259的专利技术专利申请提供一种太阳方位探测器，包括顶部具 有能够透光的缝隙的壳体以及第一光电探测部件。第一光电探测部件包括在光敏材料基片上形成的形状相同的第一和第二光电探测元件，第一和第二光电探测元件能够各自响应于 通过所述缝隙入射的太阳光而提供电信号。该专利技术的太阳方位探测器输出的信号与电池板 的方位角具有特定数值关系，从而提高了太阳能电池板角度调节系统对太阳能电池板进行 调节的精度。 公开号为CN101458881的专利技术专利申请提供一种太阳方位观测仪，具有铅垂刻度 盘，铅垂刻度盘上设置沿刻度中心轴转动的观测架，观测架上的前端设置观测孔、后端设置 显示板，铅垂刻度盘安装在底座上，所述底座上设置水平刻度盘，铅垂刻度盘平面相对于水 平刻度盘的铅垂中心轴形成相对转动的联接，铅垂刻度盘平面向下延伸至水平刻度盘平 面，水平刻度盘的中心至零度刻线上设置指南针。该专利技术在原有观测太阳仰角的同时，还能 观测太阳相对于观测点在水平坐标内的角度，充分地反映了三维空间意义上的太阳与地球 之间的相对位置关系。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种可方便直观地演示地球上任何地点、任何节气、任何时刻的太阳高度和方位的太阳高度与方位演示仪。 本技术设有地球仪和测量仪。 地球仪设有地球仪底座、转轴和球体，转轴与球体连接并且穿过球体的南北极与 地球仪底座转动连接，转轴为地球仪的自转轴，地球仪底座设有上圆盘、底盘和刻度盘，上 圆盘与底盘转动连接，刻度盘设于上圆盘上，球体内设有磁体，所述球体为空心球体。 测量仪设有测量仪底座、旋转体、量角器和日晷晷面，测量仪底座与地球仪的球体 外表面吸合，旋转体与测量仪底座转动连接，量角器和日晷晷面设于旋转体内，量角器与日 晷晷面垂直相交并与旋转体内壁吻合连接，垂直相交的交线与旋转体的中轴线及旋转体的 旋转轴心线重合，量角器的半径、日晷晷面的半径均与旋转体的半径相等，测量仪底座上设 有圆周分度标识，圆周分度标识的圆心位于旋转体的旋转轴心线上，旋转体的旋转轴心线 指向地球仪球心，所述旋转体为半球形碗状旋转体，所述量角器为半圆片形量角器，所述日 晷晷面为半圆片形赤道式日晷晷面。 所述地球仪底座与球体之间最好设有支架，支架与转轴下部转动连接，支架用于 更好地支撑球体。 所述刻度盘上最好设有黄经、赤纬、节气、日期等刻度标识。 所述底盘上最好设有入射光线指示尺，入射光线指示尺用于指示入射光线的方 向。 所述旋转体的开口端面最好设有凸缘环边，凸缘环边便于用手旋转旋转体。 所述旋转体与测量仪底座转动连接最好是旋转体的底部设有旋转体支架，旋转体 支架与测量仪底座转动连接，所述旋转体支架上设有指示标志，指示标志用于指示设于测 量仪底座上的圆周分度标识。所述指示标志可为红色等颜色的圆点。 所述测量仪底座的底部最好设有铁磁性物体或磁体，铁磁性物体或磁体与设于地 球仪的球体内的磁体吸合。 所述测量仪底座的底面最好为球弧凹面，球弧凹面与地球仪的球体外表面吻合。 所述测量仪底座的圆周分度标识最好设有东、西、南、北、360。方位等标识，最好还设有从南向东0 90。的方位标识及从北向西O 90°的方位标识。 本技术用于教学时的演示方法如下 1、将演示仪放在水平台面上，底座处于水平状态； 2、将测量仪吸合在地球仪外表面赤道的某经度上(例如东经120° )，并使测量仪 中的量角器与地球仪的经线平行且为南北向； 3、打开模拟太阳光的平行光源，调整平行光源，使入射光线指向冬至点，此时量角 器的直径在日晷面上的投影即为东经120。日晷时(即真太阳时)(例如上午9时，此时该 经线上所有真太阳时均为9时)； 4、保持地球仪方位不变，根据需要从该经线移至待测的地理位置(某指定的纬 度，例如北纬30° )，并使测量仪中的量角器与地球仪的经线平行且为南北向； 5、转动测量仪的旋转体，使量角器的阴影消失(即转到量角器与入射光线平行且 呈正投影状态)，此时阳光对量角器的正投影是映在旋转体内并紧贴量角器侧面底端的一 条弧线，该弧线的前端始点(投影边界)所对应在量角器上的刻度值即为太阳高度角，即为 北纬30° 、东经120°冬至日上午9时的太阳高度角；此时测量仪底座上所对应的圆周分度 标识的角度值即为太阳方位角(即是测量仪上的指示标志所转过的角度)，即为北纬30。、 东经120°冬至日上午9时的太阳方位角。 此外，将地球仪底座的上圆盘转到其他不同的节气上或日期上，将测量仪移到不 同的经纬度上，将地球仪转到不同的时刻，就能得到地球上在任何地本文档来自技高网...

【技术保护点】
太阳高度与方位演示仪，其特征在于设有地球仪和测量仪；地球仪设有地球仪底座、转轴和球体，转轴与球体连接并且穿过球体的南北极与地球仪底座转动连接，转轴为地球仪的自转轴，地球仪底座设有上圆盘、底盘和刻度盘，上圆盘与底盘转动连接，刻度盘设于上圆盘上，球体内设有磁体，所述球体为空心球体；测量仪设有测量仪底座、旋转体、量角器和日晷晷面，测量仪底座与地球仪的球体外表面吸合，旋转体与测量仪底座转动连接，量角器和日晷晷面设于旋转体内，量角器与日晷晷面垂直相交并与旋转体内壁吻合连接，垂直相交的交线与旋转体的中轴线及旋转体的旋转轴心线重合，量角器的半径、日晷晷面的半径均与旋转体的半径相等，测量仪底座上设有圆周分度标识，圆周分度标识的圆心位于旋转体的旋转轴心线上，旋转体的旋转轴心线指向地球仪球心，所述旋转体为半球形碗状旋转体，所述量角器为半圆片形量角器，所述日晷晷面为半圆片形赤道式日晷晷面。

【技术特征摘要】
太阳高度与方位演示仪，其特征在于设有地球仪和测量仪；地球仪设有地球仪底座、转轴和球体，转轴与球体连接并且穿过球体的南北极与地球仪底座转动连接，转轴为地球仪的自转轴，地球仪底座设有上圆盘、底盘和刻度盘，上圆盘与底盘转动连接，刻度盘设于上圆盘上，球体内设有磁体，所述球体为空心球体；测量仪设有测量仪底座、旋转体、量角器和日晷晷面，测量仪底座与地球仪的球体外表面吸合，旋转体与测量仪底座转动连接，量角器和日晷晷面设于旋转体内，量角器与日晷晷面垂直相交并与旋转体内壁吻合连接，垂直相交的交线与旋转体的中轴线及旋转体的旋转轴心线重合，量角器的半径、日晷晷面的半径均与旋转体的半径相等，测量仪底座上设有圆周分度标识，圆周分度标识的圆心位于旋转体的旋转轴心线上，旋转体的旋转轴心线指向地球仪球心，所述旋转体为半球形碗状旋转体，所述量角器为半圆片形量角器，所述日晷晷面为半圆片形赤道式日晷晷面。2. 如权利要求1所述的太阳高度与方位演示仪，其特征在于所述地球仪底座与球体之 间设有支架，支架与转轴下部转动连接。3. 如权利要求l所...

【专利技术属性】
技术研发人员：林晔兰，练仰贤，
申请(专利权)人：林晔兰，
类型：实用新型
国别省市：92[中国|厦门]