[实用新型]正午太阳高度计算盘

说明书

本实用新型为计算工具，主要用于地理教学。现有的正午太阳高度计算盘是由两个圆盘、两个刻度圈组成，相当于本实用新型中盘外侧刻度圈和下盘刻度圈。利用两盘直接求值。其计算精度是纬度为1度，正午太阳高度为1度。属演示装置。若要提高计算精度，只有加大计算盘的半径，这样不变于使用和携带。

为了提高计算精度，且便于使用和携带，便于教学，设计了本实用新型。

本实用新型由上盘、中盘和下盘三个同心圆盘、五个刻度圈组成，其三盘为转轴连接，转轴为空心金属铆钉。上盘、中盘、下盘长短两种刻度线的长度分别是0.3cm和0.15cm。用分度盘分度。

本实用新型的三个盘可用0.5～1.2毫米厚的透明塑料板（或有机玻璃）制造，也可用0.2～0.3mm厚的硬塑料制成。上盘和下盘为正午太阳高度盘，中盘为纬度盘。计算时，先后利用中盘和下盘、上盘和中盘通过分步运算求值。

本实用新型用于已知观察点的纬度和太阳直射点的纬度，求当地当日的正午太阳高度。

若观察点的纬度和太阳直射点的纬度单位中“秒”数均为0时，分两步运算。

第一步，利用中盘的外侧刻度和下盘。将太阳直射点纬度的“度”数（其“分”数部分δ留作第二步计算用）对准下盘的“90”，这时可查得观察点纬度的“度”数（其“分”数部分φ留作第二步计算用）所对下盘的太阳高度“度”数（H₀）；第二步，利用上盘和中盘的内侧刻度圈，将δ对准上盘的“0”（标有箭头刻度线），这时可查得φ所对上盘的太阳高度的“分”数（H₁），则所求正午太阳高度为H＝H₀＋H₁。

若已知的太阳直射点纬度或观察点纬度的单位中“秒”数不为0时，需经三步运算。计算时，将“秒”数留作第三步计算用。第一步、第二步算法同上，可求得H₀与H₁。第三步仍利用上盘和中盘的内侧刻度圈，只需将上盘和中盘的“度”、“分”单位分别视作“分”、“秒”单位，算法同第二步，可求得H₂（“秒”数），侧所求正午太阳高度为H＝H₀＋H₁＋H₂。

本实用新型与现有正午太阳高度计算盘比较，其优点是在不加大半径的情况下，其计算精度由原来的1度提高到1秒。在地理教学中，能对正午太阳高度进行迅速而精确的运算。

附图说明：

图1为总装图。图1～1为下盘，图1～2为中盘，图1～3为上盘。中心为转轴。

图2为下盘。下盘为正午太阳高度盘。下盘直径20.9cm，刻度圈直径18.4cm。刻度圈将二分之一圆周180等分，刻度单位为1度。标有箭头的刻度线为对准线。

图3为中盘。中盘为纬度盘。外侧刻度圈直径18.4cm，该刻度圈将二分之一圆周180等分，刻度单位为1度。内侧刻度圈直径14.5cm，刻度单位1分（实施第三步运算时，刻度单位为1秒）。刻度分两组。一组是将三分之一圆周120等分，用于太阳直射点与观察点不在同一半球的情况；另一组是将六分之一圆周60等分，用于太阳直射点与观察点位于同一半球的情况。N表示北纬，S表示南纬。

图4为上盘。上盘也为正午太阳高度盘。上盘直径14.5cm，刻度单位为1分（实施第三步运算时，刻度单位为1秒）。刻度分两组。一组是将三分之二圆周240等分，用于太阳直射点与观察点不在同一半球的情况；另一组是将三分之一圆周120等分，用于太阳直射点与观察点位于同一半球的情况。该组的外侧刻度用于太阳直射点纬度小于或等于观察点纬度，内侧刻度用于太阳直射点纬度大于观察点纬度（内侧刻度圈直径10.6cm）。δ表示太阳直射点的纬度；φ表示观察点的纬度，H表示正午太阳高度。标有箭头的刻度线为对准线。H－1°和H－2°表示若所查得正午太阳高度“分”数在其所示范围内，应从相应的正午太阳高度的“度”数中减去1度和2度（在实施第三步运算时，若所查得正午太阳高度“秒”数在其所示范围内，应从相应的正午太阳高度的“分”数中减去1分或2分）。表示其范围不包括箭头两端的数；表示其范围包括两端的数。

图2、图3、图4中心孔为转轴孔。