[发明专利]一种恒星时估算方法

说明书

技术领域

本发明是一种恒星时估算方法，适用于天文观测和天体物理研究过程中，对地球上某一经度，一年中某一天的某时刻当地恒星时进行估算。

背景技术

在天文学观测中，恒星时是一很重要的量，它反映了某地、某时间点天球所处的位置。在天文观测中对恒星时的计算目前主要有如下方法：

(1)利用电子技术或计算机技术，他们的优点是计算精确。但是仪器设备一般体积较大且易受到周围硬件、软件等条件的制约(例如：天文选址过程中电力、计算机硬件、软件、网络等因素)；现有的利用电子技术或计算机技术计算恒星时的方法，都是即时显示当前恒星时或对某一时间点的恒星时进行计算，对一天内恒星时同当地时间的对应关系没有一个直观的体现。

(2)天文工作者凭经验估算，它的优点是不受周围硬件、软件等条件影响。但人为因素影响较大，靠经验估算出的恒星时误差较大。恒星时主要由当地地理经度、时区、日期、时间等决定，运算较繁琐，而优良的天文观测台址多坐落在海拔3000米以上较高的高原，天文工作者在高海拔缺氧的条件下经常出现低级的计算错误。

发明内容

为了解决上面提到的问题，本发明提供了一种新的恒星时估算方法，通过操作器械的过程对恒星时进行估算，避免了上述现有技术存在的不足。

本发明的技术方案如下：

在秋分日，太阳位于天球的秋分点，恒星时与太阳时相同。随着日期的变化，恒星时相对于太阳时每天提前约(24/365)小时。因此，恒星时

LST≈t-tz+[l/(15°/h)]+(D-D₀)×(24h/365d)    (I)

式中，t为当地时间；tz为当地时间的时区，以0时区向东为正，向西为负；l为当地地理经度，以东经为正，西经为负；D为日期；d和h分别为单位‘天’和‘小时’；常量D₀为秋分日日期；(D-D₀)以天为单位，由于本方法为恒星时的估算方法，D₀统一取9月23日。

上式‘≈’右边为四部分之和：当地时间t、时区-tz、经度l/(15°/h)、日期(D-D₀)×24h/365d，由于这四个量都具有周期性且它们的变化对恒星时的影响也具有周期性，因此可以通过转动圆盘刻度来实现上式右边四部分求和运算；经度、日期部分的乘、除法运算通过圆盘刻度比例来体现。这样，完全避免了加、减、乘、除运算。

本发明的仪器主要由下盘、中盘和上盘三个部分组成，三个盘圆心重合在转轴上，由转轴连接，中盘和上盘可分别绕转轴独自转动。

圆环形的下盘上有圆形刻度将圆等分为288份，每份刻度代表时间为5分钟。该刻度既是恒星时刻度又是时区刻度标记。

圆环形的中盘位于下盘之上，中盘的内、外边缘分别有刻度，内边缘刻度为地理经度，该刻度将圆等分为360份，每份刻度代表1度。外边缘刻度为当地时间，该刻度将圆等分为288份，每份刻度代表时间为5分钟，根据不同的用法，外边缘刻度可为世界时或太阳时，地理经度的0°刻度与当地时间的0时0分刻度互相对应。

上盘为一圆，位于中盘之上，上盘的边缘为一年的日期刻度，该刻度将圆等分为365份，每份代表1天，遇闰年2月29日可视为3月1日。为便于使用，用标记将秋分日9月23日的刻度标出。

本发明的估算过程中按如下步骤操作器械：

(1)将中盘的0h转至下盘的时区刻度处，中盘相对底盘转动的过程便实现了对时区部分-tz的求和运算。

(2)保持中盘不动，将上盘的秋分日转至当地地理经度l，上盘相对中盘转动的过程实现了对经度部分l/(15°/h)的求和运算。

(3)固定上盘不动，将中盘0h刻度，也是经度0°刻度，转至所要估算的日期D的刻度，中盘相对上盘的转动过程实现了对日期部分(D-D₀)×24h/365d的求和运算。

(4)最后从中盘外边缘，找到所要估算的当地时间t的刻度。这一刻度所对应的下盘上的时间刻度，即为所估算的恒星时。由于所估算时间t刻度与0h刻度在圆盘上有一夹角，所以该夹角即实现了对时间t的求和运算。

至此，利用圆盘刻度的转动，完整、准确地实现了对(I)式四部分的求和运算，估算出了恒星时。

在(1)式中：t-tz为世界时，如果已知世界时估算恒星时，可省去对-tz求和过程中的中盘转动；t-tz+[l/(15°/h)]为太阳时，如果已知太阳时估算恒星时，则可省去对-tz及l/(15°/h)两部分求和过程中的中盘及上盘的转动。

本发明有如下优点：