[实用新型]太阳视运动地平坐标定位仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种教育或演示用具，尤其是涉及一种直观反映观察者所见太阳在天球上位置的科学定位仪器和教学用具。

背景技术

太阳视运动是人们在地平圈上观测太阳周日视运动的运行轨迹。在日常生活中，人们知道每天日出日落的时间都不一样，都能感受到夏季白昼较长，太阳光照较强；冬季正好相反，春分日和秋分日昼夜平分的现象，其原因是地球的赤道平面与地球轨道面呈23°26′的交角，造成地球上产生四季变化。某地气温的变化是与该地的昼夜长短和太阳高度角直接相关。昼夜长短反映了日照时间的长短，太阳高度角反映了太阳辐射的强弱。综合这两种因素，可以定性地表达某地某时太阳辐射能量的多少。

地球运动理论是高中学生在学习地理的过程中遇到的最难的知识点(参见高一地理课本上册第一单元地球宇宙环境)，而这部分知识也是历年来高考文综试卷中分值高、难度最大、得分率最低的考点，其原因主要是由于部分高中学生缺乏空间想象能力，因此难以理解地球运动产生的昼夜长短变化和太阳高度角的变化规律。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可根据观测地点的纬度值和具体日期确定当天日出日落的方位与时间、太阳高度角等数据的太阳视运动地平坐标定位仪。

本实用新型设有支座、地平圈转盘、纬度及太阳高度角刻度盘、天球以及罗盘，支座设有立柱，立柱的上部与地平圈转盘水平转动连接；地平圈转盘为圆形盘，其表面设有角度刻度和东南西北标识，罗盘设于地平圈转盘的北侧；纬度及太阳高度角刻度盘为半圆形盘，纬度及太阳高度角刻度盘两表面标有角度标记，纬度及太阳高度角刻度盘固定在立柱的上部，并位于地平圈转盘的上方且垂直于地平圈转盘；天球为透明球壳，地平圈转盘、纬度及太阳高度角刻度盘、罗盘及立柆的上部均位于天球的内部，天球与地平圈转盘的东西两端点转动连接，天球的表面上设有均匀分布且间隔15°的天球等时圈，天球等时圈上标有对应时刻，天球表面上还标有二十四节气和对应的太阳视运动轨迹圈，天球的下半部设有转动槽，转动槽处于地平圈转盘的南北两端点连线所处的垂直平面上。

地平圈转盘可通过轴承与支座的立柱水平转动连接。

天球与地平圈转盘的转动可通过天球转轴连接，天球转轴设于地平圈转盘的东西两端点。

支座可设有基座，基座与立柱固连。基座为圆盘形金属体，基座表面标有中国及世界主要城市纬度对照表。

在太阳视运动轨迹圈中，与天球转轴线重合并处于垂直状态的直径圆设为春分日和秋分日的太阳视运动轨迹圈，并标为天赤道；位于天赤道北侧23°26′并平行于天赤道的圆为夏至日太阳视运动轨迹圈并标为北至圈，位于天赤道南侧23°26′并平行于天赤道的圆为冬至日太阳视运动轨迹圈并标为南至圈，其余节气日的太阳视运动轨迹圈按照正弦规律分布在北至圈与南至圈之间。

位于天球转轴的两端点分别标有南天极和北天极，通过天球的南北天极和天球转轴的东侧等时圈的对应时间为6:00，西侧对应的时间为18:00，通过南北天极和天球顶点的等时圈对应时间为12:00，通过南北天极和天球底点的等时圈对应时间为24:00。

纬度及太阳高度角刻度盘竖直固定在支柱的正上方，纬度及太阳高度角刻度盘中标有二排数字，对应纬度的数字按90°～0°～90°排列，对应太阳高度角的数字按0°～90°～0°排列。

使用时，根据观察地点的纬度值将天球转动到对应的位置(北半球往地平圈南侧方向转动，南半球往地平圈北侧方向转动)，依照观察日期(或节气)找出对应的太阳视运动轨迹圈(非节气日可用插值法类推)。此时，天球上的太阳视运动轨迹圈与地平圈转盘交叉的位置即是当天日出日落的方位和时间，与太阳高度角刻度盘交叉的位置即是当天正午太阳高度角的数值。如果水平转动天球(或基座)，可测出任意时刻太阳高度角和推算每天的昼夜长短。

与现有的技术相比，本实用新型巧妙地利用了地平坐标系进行设计，以地平圈为基圈的地平坐标系和地心天球上太阳视运动轨迹圈构成，以简单的结构和操作方式，直观呈现太阳在地平圈上周日及周年的运行轨迹，能迅速确定全球任意地点每天日出日落的具体方位、时间及太阳高度角，还可以显示昼夜长短，呈现极昼极夜的范围。本实用新型可作为教具帮助学生对太阳直射点周年回归运动和一年四季形成等高中地理相关知识的理解和掌握，可作为科研和科普演示仪器，可帮助农民及管理部门安排农业生产具体任务和作息时间，可帮助安置太阳能电池板的工作人员确定最佳方位和仰角。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

具体实施方式