Учебный прибор по астрономии и географии Советский патент 1989 года по МПК G09B27/02 

1

Изобретение относится к учебным пособиям для демонстрашаи: задач астрономии и географии,

Цель изобретения - расширение

дидактических возможностей путем де монстрации движения точкк: весеннего равноденствия, псложения истинного и среднего Солнца относительно наблюдателя, находящегося в любой точ- ке Земли, и снятия отсчата .уравнения времени в течение года,,

На фиг. 1 изображен тчебньй прибор, общий вид; на фиг, 2 - макет истинного Солнца с механизмом его перемещенияJ на фиг,, 3 - съемный макет небесной сферы| на. фкго 4 механизм изменения скорости вращения, на фиг о 5 - макет земно го экватора с полукруглой шкалой-азимутов на

фиг, 6 - макет небесного экватора со шкалой отсчета часового угла Солнца; на фиг. 7 - макет плоскости эклипти ки| на фиг. 8 - электросхема управления учебным прибором

Учебный прибор содержят неподвижное основание 1, стойку 2 с закреп ленной на ней глобусом 3 с координатой сеткой 4 и макет 5 среднего Солнца с водилом б, связанным с ре- дуктором 7 привода. Учебный прибор имеет также макет 8 истинного Солнца с механизмом его перемещенияj состо™ ящим из двух шарнирно соединенньк ры

чагов 9 связанньк с всщтом 6 макета..

5 среднего Солнца, и ссединенной с . ними и имеющей .шкалу 10 ,1 равнения времени и указатель 11 вектора направления солнечных луч:ей, каретки 12 (фиг, 1 и 2) 5 и с ьекный макет небесной сферы. Съемный макет небес

О .

5

ной сферы (фиг 3) состоит из плоской пластины 13 со средством для ус тановки на поверхности глобуса 3 и полукруговой шкалой 14 азимутов, поворотного полудиска 15, имитирующего плоскость небесного экватора в направ-пении W-E, с неподвижной шкалой 16 отсчета часового угла Солнца, указателя 17 вектора оси Мира, закрепленного в центре диаметра полудиска 15 и перпендикулярно к нему с установленной на указателе поворотной дугообразной шкалой 18 склонения Солнца, и указателя 19 вектора линии отвеса, закрегшенного на пластине 13 в центре шкалы 14 азимутов и име- ющего поворотную дугообразную шкалу 20 высоты Солнца. Съемный макет небесной сферы имеет также полудуго- вую шкалу. 21 зенитного расстояния в направлении N--S,

Бодигсо 6 макета 5 среднего Солнца связано с приводом посредством механизма изменения скорости вращения (фиг, 4)5 имеющего электромагнит 22, взаимодействующий с ним и с ведомой шестерней 23 редуктора двуплечий рычаг 24 и установленную на этой шестерне шайбу 25 с вырезами, взаимодействующую со штифтом 26, закрепленным на оси 27 вращения глобуса 3 Редуктор привода содержит ведушую 28, промежуточные 29 шестерни.

Учебный прибор имеет также уста- )новленные неподвижно и с зазором между собой три внешних кольца, два из которых 30 и 31 имитируют земной и небесный экваторы и расположены в одной плоскости, а третье кольцо - 32- плоскость эклиптики и наклоне10

но к экватору под углом 23,4°. Эти кол&ца имеют шкалы соответственно долгот и часовых поясов Земли 33, звездного времени и прямого восхождения 34, дат года и созвездий зодиака 35 (фиг. 5-7).

Третье кольцо 32 имеет опорный обод 36 для удержания каретки 12 и направляющие 37 для поворота макета 8 истинного Солнца 8 (фиг. 7 и 2). Указатель 17 сектора оси мира имеет фиксатор.

Учебный прибор управляется эле- ктросхемой, которая содержит преобра-is зователь 38 напряжения, выход которого электрически соединен сортвет- ственно через выключатель В1 и электролампочку Л1 с двигателем 39, а через выключатель В2 - с электромагнитом 22. Оба выключателя В1 и В2 и электролампочка Л1 вьшесены на лицевую панель корпуса 40 привода . (фиг. 8 и 1).

Учебный прибор работает следующим образом.

Перед демонстрацией работы прибора с помощью БьжлючателейВ1 иВ2 подается питание на .электродвига,т ель 39 и электромагнит 22 для выставления макетов Солнца в нужное положение относительно наблюдателя на- ходящегося на заданном меридиане Земли, при том электромагнит 22 притягивает один конец рычага 24, который поворачивается вокруг своей оси и другим концом поднимает вдоль оси 27 глобуса выходную ведомую шестерню 23 с укрепленной на ней.-втул20

25

30

35

35 лудиск 15 параллельно плоскости коль ца 30 и снова законтривают фиксаторо указатель 17 вектора оси Мира относительно полудуговой шкалы 21 зе- расстояния. В результате

кой с водилом 6 и подпружиненной этого указатель 17 вектора оси Мира бой 25 с вырезами. В результате это- устанавливается параллельно оси нраго ведомая шестерня 23 выходит из зацепления с редуктором, а в один из вырезов шайбы 25 попадает закре- пленньш на оси глобуса штифт 26, который жестко связывает, ось электродвигателя 39 с водилом 6. Это позволяет увеличить сокрость движения макетов Солнца по кругу эклиптики земного и небесного экваторов в 1.365, 25 раза. После выставления макета 5 среднего Солнца на заданный угол по шкале 34 звездного времени, изображенной на кольце 31, относительно точки весеннего равноденствия , вьпшючают выключатель В2. Электромагнит 22 обесточивается и под действием пружины, опирающейся верх- ни.м концом на подшипник, укрепленщения Земли, а указатель-19 вектора 7 линии отвеса - перпендикулярно плоскости горизонта наблюдателя и 45 по положению указателя 17 вектора оси Мира на шкале 21 будет зафиксировано зенитное расстояние

Z 90° (f.

(2)

50

где

65

If - широта места расположения наблюдателя на-поверхности Земли.

Затем на каретке 12 устанавливают указатель 11 вектора направления солнечных лучей с указателем направления лучей истинного Солнца, конец которого необходимо поместить сверху в центр (о) пластины 13 макета небесной

ный на оси 27, происходит разъеди- нение шайбы 25 от штифта 26 и соединение выходной ведомой шестерни 23 с промежуточными шестернями 29 редуктора 7. При дальнейшем вращении глобуса 3 на оси 27, макета 5 среднего Солнца на врдиле 6, а макета 8 истинного Солнца на каретке 12 по копьцу эклиптики с помощью рычагов 9 происходит поворот макета 8 истинного Солнца относительно делений шкалы 10 отсчета уравнения времени.

Е

to top

(1)

где tfl - часовой угол макета истинного Солнца;

tcf, - часовой угол макета среднего Солнца,

is

20

т.е. отклонение псхложения макета истинного Солнца от среднего Солнца. При этом все отсчеты звездного, истинного и среднего солнечного вре- мени снимаются относительно мериди-

25 ана наблюдения, предварительно заданного на глобусе. Затем путем вы- ; ключения выключателя В1 макеты 5 и 8 Солнца останавливаются на выбранной заранее дате года.

30 После этого на глобус 3 в любую, выбранную заранее, точку устанавливают съемньш макет небесной сферы. Расконтривают фиксатором указатель 1 вектора оси мира, устанавливают по35 лудиск 15 параллельно плоскости кольца 30 и снова законтривают фиксатором указатель 17 вектора оси Мира относительно полудуговой шкалы 21 зе- расстояния. В результате

д этого указатель 17 вектора оси Мира устанавливается параллельно оси нращения Земли, а указатель-19 вектора 7 линии отвеса - перпендикулярно плоскости горизонта наблюдателя и 45 по положению указателя 17 вектора оси Мира на шкале 21 будет зафиксировано зенитное расстояние

Z 90° (f.

(2)

50

где

65

If - широта места расположения наблюдателя на-поверхности Земли.

Затем на каретке 12 устанавливают указатель 11 вектора направления солнечных лучей с указателем направления лучей истинного Солнца, конец которого необходимо поместить сверху в центр (о) пластины 13 макета небесной

сферы. После этого подводят поворотные шкалы 20 и 18 до соприкосновения с указателем 11. вектора направления солнечных лучей и отсчет по шкале 20 высоты Солнца сР0 , по шкале 18 - угловое склонение Солнца «f©, по шкале 14 азимутов и по положению шкалы 20 - значение азимута Солнца (А)

а по шкале 16 с помощью полудуговой поворотной шкапы 18 - часовой угол Солнца

Пересечение шкал 21, 18 и 20 образует параллактический треугольник, связывающий между собой величины h0. А, сГе, t иг (или же 90 - - Z) по формулам

Изобретение относится к учебным приборам по астрономии, и географии и может быть использовано для расширения дидактичесьсих возможностей путем демонстрации движения точки весеннего равноденствия, положения истинного и среднего Солнца относительно наблюдателя, находящегося в любой точке Земли. Учебный прибор содержит глобус 3 с координатной сеткой, связанной осью 27 с двигателем 39, три кольца 30, 31, 32 со шкалами, уста- н.овленные вокруг глобуса с зазорами, два из которых имитируют земной и небесный экваторы, а третье - эклиптику и наклонено к перрым двум под углом 23,, 4, макет среднего Солнца 5, укрепленный на водила 6, которое связано через редуктор 7 с двигателем 39, макет истинного Солнца 8, укрепленный на подвижной каретке 12, с двумя шарнирно; соединенными рычагами 9, связанными с води-

cos hosin А coscfesin t sin Z sin A|(3)

cos hocos .A - )cos4 + cosJb sin q-cos t sin Z cos A; (4) sin ho sind esinqi + coscfocos f cos t cos Z; (5) coscfesin t cos hosin A sin Z sin A;(6)

cosifocos t sin hecos цч- cos hosin qi-cos A cos Z cosV + (7) b sin Z sinqi.cos A;

а1л hasinif cos A cos Z Ksinv sin Z cosf. cos A|(8)

где i - широта места наблюдения; A - азимут, отсчитьшаемый от точки юга S к западу от О

до 360°.

Если 3 iecTb, что связь меяоду часовьм углом Солнца t, отсчитьюаемым в пер вой экваториальной системе коорди™ нат (в нашем слзгчае по шкале 16)5, и местным звездным временем определяется формулой

S of04- t,

где - прямое восхолдание с Солнца, отсчктьшаемое по шка.ае 34 имитатора небесного экватора, то это позволяет решать любые задачи по определению места наблюдателя относительно положения Солнца i-ши наоборот При этом некоторые значения углов из набора Ь©, А t, q , Z,afo, S и Л снимаются со шкал прибора, а оставшиеся значения из набора определяются по формулам значения из набора ho. А, t, ., ц, Z, 0(0, ЗиЛ пров;еря отся по соответствующим шкалам учебного прибора,

До проведения расчетов выбирают на глобусе 3 точку нахождения наблюдателя путем установления съемного макета небесной сферы и определяют уравнегте времени по соответствующей шкале 10.

Учебнь й прибор также позволяет демонстрировать годовое и суточное движение точки весеннего равноденствия, перемещения макетов истинного

и среднего Солнца относительно наблюдателя, находящегося в любой точке глобуса 3 (Земли), измерения высоты Солнца в известный момент среднего солнечного времени,

Фор мула изобретения

4

Учебный прибор по астрономии и географии. Содержащий -неподвижное основание, стойку с закрепленным на

ней глобусом и макет среднего солн- ца с водилом, связанным с редуктором привода, отличающийся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей путем демонстрации движения точки весеннего равноденствия, положения истинного и- среднего Солнца относительно наблюдателя находящегося в любой точке Земли5 и снятия отсчета уравнения

времени в течение года, он имеет три неподвижно установленных, охватывающих глобус, кольца, два из которых, имитирующих земной и небесный экваторы, расположены в одной

плоскости, а третье, имитирующее плоскость эклиптики, наклонено к ним под углом 23,4°, и имеющих, соответственно шкалы долгот и часовых поясов Земли, звездного времени и прямого восхождения, дат года и созвездий зодиака, макет истинного Солнца с механизмом его перемещения, сос- ОЯ1ЦИМ из двух шарнирно соединенных ьнагов, связанных с водилом макета

среднего Солнца, и соединенной с ними и имеющей шкалу уравнения времени и указатель вектора направления солнечных лучей каретки, установленной на третьем кольце, и схемный макет небесной сферы, состоящий из плоской пластины со средством для установки на поверхности глобуса и полукруго - вой шкалой азимутов, связанного с пластиной, поворотного полудиска, имитирующего плоскость небесного экватора со шкалой отсчета часового угла Солнца, указателя вектора оси Мира, имоощего шкалу склонения Солнца,

10

закрепленного в центре диаметра rib- лудиска, и указателя вектора линии отвеса, закрепленного на пластине в центре шкалы азимутов и имеющего поворотную дугообразную шкалу высоты Солнца, при этом водило макета среднего Солнца связано с приводом посредством механизма изменения скорости вращения, имеющего электр омагнит, взаимодействующий с ним и с ведомой шестерней редуктора двуплечий рьиаг и установленную на зтой шестерне шаЙ7 бу с вьфезами, взаимодействующую со штифтом, закрепленным на оси вращения.

//

Фи&, 2

.

из.д

( Y:ZZZZZZZZZZZZ

/5

/5

фг/г.7

38

фиг. 6

36