[其他]地月规律运行仪

说明书

一种天文地理仪器。

直到提出本发明为止，目前能反映地月运行的仪器主要是“五六式地月运行仪”和“J342-1三球仪”。不讨论其精度，这类仪器基本上能按照地球运行规律体现地球的公转和自转。但是对月球以及月球轨道的运动不能体现其运行规律而只能起演示作用，也不能测定日月食发生的时间。

本发明的目的是提供一种直观、精确和能测定的基本按照地月运行规律运行并能基本测定日月食发生时间的用于教学和科普的仪器，本仪在较高精度的情况下，可达到4700回归年相对于现在的天文数据其地月运行误差不超过一平太阳日。使用本仪器能反映出地月如何运行，规律如何;日月食如何发生，何时发生;昼夜的形成;月相的变化;回归归年、恒星日、平太阳日、朔望月、回归月、食年、交点月、经度、历法、时间之间的关系;太阳高度、二十四气、四季、纬度之间的关系以及对黄道、天赤道、黄赤交角、白道、黄白交角、黄白交点、交点西移等的理解。

本发明的另一个目的是提供一种供天文专业人员参考和供非专业人员用来推算过去和未来历法和时间之间的关系以及基本确定过去和未来日月食发生时间的工具仪器。

运行说明：地球一边自西向东绕日公转，一边则以赤道面与黄道为23°26′21″的交角自西向东自转。公转一周，则自转（相对于太阳）365.2422周。同时，交点作西移运动，地球自转346.62周，太阳则两次被同一交点通过。地球自转27.2122周，月球则两次通过同一交点。同时，月球按其轨道（为了测定日月食发生时间，此轨道的变化了的）自西向东绕地球转动，相对于太阳转动一周，地球则自转29.5306周。

设计说明：以平均条件下发生日月食作为设计依据，故以地球平均直径为1（计算单位），月球直径为0.2728、地月平均距离为30.168、黄白交角为5°8′43″、太阳直径为109.29、日地平均距离为11740.53以及月球与黄道距离按正弦变化得出朔月在交点16°39′范围内发生日食，望月在交点10°36′范围内发生月食。

以朔月在交点16°39′范围内发生日食为依据，用齿轮传动和凸轮来体现运行规律，用增大黄白交角来缩短地月距离的办法来缩小体积，以及用变化太阳直径和日地距离的办法来对日月食发生时间直接测定，用凸轮来体现月球轨道，而这凸轮又是由三斜面组成，其目的是在保证日月食能够测定的前提下，缩小高度又能表现出真实的黄白交角，不讨论园滑连接处，故增大的黄白交角只体现在交点17°范围内，在交点17°范围外与黄道的两夹角各为5°8′43″，从而达到直观、能够测定、实用的目的。

采用的数据：

地球直径：2R＝1（计算单位）

月球直径：2r＝0.2728

黄白交角：β（其值以38°-42°之间为宜）

月球在交点时地月距离：R₁＝ (30.168sin5°8′43″)/(tgβ)

图1为朔月在黄道之北距交点16°39′时日、地月状态。H为月球球心与黄道的距离，其值为30.168Sin5°8′43″Sin16°39′。a为日、地外公切线与日、地球心连线的夹角。可用R₁、H、R、r求得。L₁为朔月与太阳表面水平距离，其值满足齿轮传动的中心距又使月、日不相擦即可。

日地距离：L= (R₁+r+R+L₁)/(1-Sina)

太阳直径：2R₂＝2R+2 LSina

图2为望月在黄道之北距交点为γ时即将发生月食的地月状态图。H₁为月球球心与黄道的距离。

故望月在交点为γ＝Sin^-1（ (R+r)/(COSa) -R₁tga） 1/(30.168Sin5°8′43″) 范围内发生月食。γ大值为10°38′，故可把γ看为10°36′。

根据具体使用对象，本仪制造精度与齿数选择不同，具体设计也有差别，一般情况采用手动，在较高精度的情况下可以采用电动和增加数显装置。

结构具体说明（见图3）：