Астрономическая планисфера Р.И.Цветова Советский патент 1991 года по МПК G09B27/00 

Изобретение относится к демонстрационным приборам по астрономии и может быть использовано, например, в учебном процессе для демонстрации астрономических явлений, связанных с изменением положений планет солнечной системы.

Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей.

На фиг.1 представлен прибор, общий вид; на фиг.2 - вид А на фиг. 1; на фиг,3 - вид Б на фиг.1; на фиг.4 - вид В на фиг.1; на фиг.5 - разрез Е-Е на фиг.2; на фиг,6 - вид Ж на фиг,2; на фиг.7 - шарнир, общий вид; на фиг.8 - ориентирующая пластина с угломером, общий вид; на фиг,9 - связь геоцентрического и гелиоцентрического дисков с макетом Земли, общий вид; на фиг. 10 - схема размещения шкал на гелиоцентрическом диске; на фиг.11 - схема размещения шкал на геоцентрическом диске; на фиг.12 и 13 - схема размещения шкал на обратных сторонах циферблатов; на фиг. 14 - схема размещения шкал на имитаторе небесного экватора; на фиг.15-17- прибор при моделировании процесса изменения в течение суток положения планет солнечной системы, общий вид.

Астрономическая планисфера содержит закрепленную в основании 1 стойку 2, шарнирно связанную со стойкой втулку 3, установленную в ней с возможностью вращения ось 4, на одном из концов которой смонтирован под углом 66°34 -геоцентрический диск 5, гелиоцентрический диск 6, диаметр которого меньше диаметра геоцентрического диска 5, установленный над ним с возможностью вращения, модель горизонта, макеты планет солнечной системы, размещенные на дисках 5 и 6 шкалы астрономических координат, систем астрономического времени, календарных дат, зодиакальных созвездий и знаков зодиака, имитатор небесного экватора, модель небесного меридиана, циферблаты зимнего 7 и летнего 8 времени, истинного солнечного 9 времени, шкалы азимутов точек восхода и захода планет, высота планет над горизонтом и прямого восхождения светил.

Имитатор небесного экватора выполнен в виде плоского кольца 10, внутренний диаметр которого превышает диаметр геоцентрического диска 5,

Модель небесного меридиана выполнена в виде плоского по меньшей мере полукольца 11, внутренний радиус которого превышает внешний радиус кольца 10.

Модель горизонта выполнена в виде кольца 12, внутренний диаметр которого больше внешнего диаметра кольца 10, имеет противовесы 13 для удержания ее в горизонтальном положении и посредством кронштейна 14 соединена с втулкой 3

Имитатор небесного экватора, модель небесного меридиана и кронштейн 14 с моделью горизонта соединены шарнирно.

Шкала 15 азимутов точек восхода и захода планет расположена на модели горизонта.

Шкала 16 высоты планет над горизонтом расположена на модели небесного меридиана.

Шкала 17 звездного, шкала 18 всемирного времени и шкала 19 прямого восхождения светил расположены на имитаторе

небесного экватора.

Циферблаты зимнего 7, летнего 8 и истинного 9 времени расположены на оси 4, с которой модель небесного меридиана лежит в одной плоскости, по отношению к

которой шарнирное соединение расположено под прямым углом.

Кроме этого, планисфера имеет вертикальную ориентирующую пластину 20 с вырезом, в котором установлен угломер

географической широты, имеющий отвес 21,

угловую шкалу 22 и линейку 23 склонения.

Макеты планет могут быть съемными,

причем макет 24 планеты Земля установлен

на диске 5, макет 25 Солнца установлен в

центре диска 6, на котором нанесены орбиты 26 планет сЪлнечной системы, а кольцо 10, имитирующее небесный экватор, связано с полукольцом 11 посредством скользящего фик ;этора.

Ось 4 имеет один торец, скошенный под углом 66°34 к горизонтали для взаимосвязи календарных дат и долгот. На этом торце винтами закреплены диски 5 и 6, связанные фиксатором 27 для обеспечения возможности совместного или автономного поворота дисков. Фиксатором 27 может служить кольцевой магнит 28, удерживаемый втулкой 29 на тыльной стороне диска 6, который в свою очередь связан с диском 5 посредством

резьбовых втулок 30 и 31.

Макет 24 планеты Земля установлен на диске 5 посредством шпильки 32, образующей резьбовую пару с втулкой 30, а макет 25

0 Солнца может быть установлен на своей орбите, например, посредством магнита, установленного в макете 25, или ножки, входящей в зазор, образованный между орбитами, нанесенными на дисках 5 и 6.

5 Макет 25 Солнца установлен в центре диска 6, на котором имеются выступ 33 со значком, указывающим на точку весеннего равноденствия, шкала 34 календарных дат и шкала 35 гелиоцентрических долгот планет,Макет 24 Земли установлен в центре диска 5. на котором имеется выступ 36, аналогичный выступу 33, и нанесены шкала 37 календарных дат, которым соответствует шкала 38 зодиакальных созвездий, шкала 39 геоцентрических долгот и символы 40 зодиакальных созвездий.

На обратной стороне циферблатов 7 и 8 нанесены шкалы 41 и 42 для Северного и Южного полушс оия Земли. Точкой отсчета для этих шкал является полка ориентирующей пластины 20.

Совокупность небесного горизонта, небесного меридиана и небесного экватора образует систему искусственного горизонта, причем для обеспечения свободного поворота кольца 12 вокруг оси, совпадающей с горизонтальной линией Восток-Запад имеются шпильки 43 и 44..

На лицевой плоскости кольца 12 нанесена шкала 15 азимутов точек восхода и захода светил, имеющая для демонстрации на широтах Северного полушария Земли деления от 0° у точки Ю вправо от нее положительные деления до 180° у точки С и влево - отрицательные деления до 180° (для демонстрации на широтах Южного полушария Земли знаки меняются местами).

Вся система искусственного горизонта установлена на кронштейне 14, в стойках которого имеются прорези 45, в которых и установлены шпильки 43 кольца 12, причем кронштейн 14 закреплен на оси 4 посредством гайки 46.

Для демонстрации на широтах Северного полушария Земли на кольце 10 имеются часовые шкалы 17, 18 и 19, первая из которых является шкалой звездного времени, вторая - шкалой всемирного времени, а третья - шкалой прямого восхождения светила. Аналогичные шкалы имеются и на тыльной стороне кольца 10 для демонстрации на широтах Южного полушария Земли.

Для определения высот планет над горизонтом на полукольце 11 с обеих сторон имеется градусная шкала 16.

Астрономическая планисфера работает следующим образом.

Перед проведением опытов прибор настраивают на заданную дату и ориентируют в пространстве. Для настройки прибора по астрономическому календарю на заданную дату, например 22.06.87, определяют следующие сведения: гелиоцентрические долготы планет на 0 ч; звездное время в 0 ч всемирного времени, равное 17 ч 58 мин; фазу Луны.

После этого на гелиоцентрический диск 6 устанавливают макеты планет, причем макеты Солнца, Земли располагают на одной

вертикальной линии, проходящей через точку заданной даты, Затем, используя данные из астрономического календаря, на диске 6 на соответствующих орбитах по шкале 35 5 размещают макеты планет.

Расставив макеты планет, настраивают прибор на 0 ч заданной даты. Для этого, вращая диск б, устанавливают его так, чтобы макет 25 Солнца находился в нижней куль- 10 минации, т.е. линия Земля-Солнце совмещается с меридианом, а по шкале 37 устанавливают заданную дату над макетом 24 Земли. Затем, вращая геоцентрический диск 5, по шкале 34 заданную дату устанав- 15 ливают также над макетом 24 Земли на одной линии с датой, установленной на диске б. Заканчивают настройку прибора установкой летнего и зимнего времени, для чего на циферблате 8 устанавливают летнее время,

0 например, в Москве, равное 4 ч, а звездное время на циферблате 7, равное 20 ч 28 мин московского звездного времени.

После этого приступают к ориентированию прибора в пространстве, которое

5 сводится к установке ориентирующей пластины 20, а следовательно, ось втулки 3 лежит в плоскости меридиана и наклонена к плоскости горизонта под углом, равным географической широте места демонстрации, в

0 данном случае г.Москвы, который равен 56° и устанавливается по угломеру географической широты.

После этого прибор готов к работе. Демонстрации-осуществляются в несколько

5 этапов.

Демонстрация счета времени. Данная демонстрация сводится к определению на приборе разницы солнечных и звездных суток.

0 Для этого на геоцентрическом диске 5 определяют точку весеннего равноденствия, которая совпадает с выступом 36, который и будет стрелкой звездных часов, для которых циферблатом является шкала 19 на

5 кольце 10. Затем на краю диска 6 на продолжении прямой, соединяющей макеты Земли и Солнца, отмечают точку, которая будет являться стрелкой солнечных часов и будет paci слагаться против 0 ч всемирного време0 ни на шкале кольца 10 у точки Севера, что соответствует нахождению Солнца в нижней кульгинации. Разность между указанными стрелками покажет разницу солнечных и звездных суток, которая равна

5 1/365 части орбиты Земли, равной 3 мин 56 с. Таким образом устанавливают, что солнечные сутки больше звездных суток на 3 мин 56 с.

Настраивая планисферу на различные даты, определяют величину расхождения

солнечных и звездных суток в различные времена года в различных полушариях Земли.

Демонстрация астрономических величин. Гелиоцентрическая долгота определяется по имеющейся на диске 6 шкале 35 в градусах отточки весеннего равнодействия, соответствующей выступу 33.

Прямое восхождение светила определяется по шкале 18 кольца 10 от точки, расположенной напротив точки весеннего равноденствия.

Часовой угол светила определяется по шкале 18 кольца 10 с началом отсчета от южного конца дуги полукольца 11,

Склонение светила можно определять как по шкале 16 полукольца 11 от точки пересечения кольца 10 с полукольцом 11, так и по линейке 23 склонения, причем отсчет по шкале 16 в сторону зенита считают положительным, а в сторону плоскости кольца 12 - отрицательным.

Высота светила над горизонтом определяется по шкале 16 полукольца 11 от 0 до 90°.

Геоцентрическая долгота определяется по имеющейся на диске 5 шкале 39 от точки весеннего равноденствия, соответствующей выступу 36.

Демонстрация всемирного времени. Данная демонстрация сводится к расположению на одной линии пяти параметров в следующей последовательности сверху вниз: заданная дата на диске 5, верхняя точка; заданная дата на диске 6; макет 24 Земли; макет 25 Солнца; точка пересечения этой прямой с противоположным краем диска 5,

Точка пересечения прямой с нижним краем диска 5 и является 0 ч всемирного времени, т.е. началом заданных суток.

Демонстрация графического определения на планисфере видимого положения планет. Перед началом демонстрации по астрономическому календарю определяют ге- лиоцентрические долготы планет на заданную дату времени и размещают на диске 5 макеты этих планет на их орбитах.

Затем сопрягают диски 5 и 6 таким образом, чтобы заданная дата на этик дисках была на линии меридиана, затем на этой же линии - макет Земли, макет Солнца. На пересечении продолжения этой линии с краем диска 5 определяется геоцентрическая долгота искомой планеты, по которой из астрономического календаря определяют прямое восхождение светила и часовой угол. Затем данные календаря сравнивают с данными, снятыми с соответствующих шкал, пользуясь демонстрациями астрономических величин.

Кроме этого, на данном приборе, изменив широтную настройку (фиг.15-17), можно

осуществлять демонстрации и других астрономических явлений, представляющих собой, например, изменение положения плоскости эклиптики в пространстве в течение суток и на протяжении годэ, определе0 ния и связи знаков зодиака с созвездиями и других явлений, связанных с суточным вращением Земли вокруг Сопнца.

Использование изобретения позволите большей степенью достоверности и нагляд5 ности осуществлять демонстрации различных астрономических явлений.

Формула изобретения Астрономическая планисфера, содер0 жащая закрепленную в основании стойку, шарнирно связанную со стойкой втулку, установленную в ней с возможностью вращения ось, на одном из концов которой смонтирован под углом 66°34 геоцентри5 ческий диск, гелиоцентрический диск, диаметр которого меньше диаметра геоцентрического диска, установленный над ним с возможностью вращения, модель горизонта, макеты планет солнечной системы

0 и размещенные на дисках шкалы астрономических координат, систем астрономического времени, календарных дат, зодиакальных созвездий и знаков зодиака, о т л и ающаяся тем, что, с целью

5 расширения демонстрационных возможностей, она снабжена имитатором небесного экватора, выполненным в виде плоского кольца, внутренний диаметр которого превышает диаметр геоцентрического диска,

0 моделью небесного меридиана, выполненной в виде плоского по меньшей мере полукольца, внутренний радиус которого превышает внешний радиус кольца имитатора небесного экватора, циферблатами

5 зимнего и летнего времени, истинного солнечного времени, шкалами азимутов точек восхода и захода планет, высоты планет над горизонтом и прямого восхождения светил, при этом модель горизонта выполнена в ви0 де кольца, внутренний диаметр которого больше внешнего диаметра кольца имитатора небесного экватора, имеет противовесы и посредством кронштейна соединена с втулкой, причем имитатор небесного эква5 тора, модель небесного меридиана и кронштейн с моделью горизонта соединены шарнирно, шкала азимутов точек восхода и захода планет расположена на модели гори- зонта, шкала высоты планет над горизон- TCIM - на модели небесного меридиана,

шкалы звездного, всемирного времени и прямого восхождения светил - на имитаторе небесного экватора, а циферблаты зимнего, летнего и истинного времени - на оси,

с которой модель небесного меридиана лежит в одной плоскости, по отношению к которой шарнирное соединение расположено под прямым углом.

Изобретение относится к демонстрационным приборам по астрономии и позволяет расширить демонстрационные возможности при демонстрации различных астрономических.явлений. Размещая по взятым из астрономического календаря сведениям макеты планет 24, 25 на поворотных геоцентрическом 5 и гелиоцентрическом 6 дисках, имеющих различные шкалы, и пользуясь циферблатами 7,8 зимнего и летнего времени, смонтированных на оси 4, шар нирно связанной со стойкой 2 посредством втулки 3, угломером географической широты с линейкой склонения 23, поворотной моделью небесного горизонта 12, поворотной моделью небесного меридиана 11, поворотным имитатором небесного экватора 10, ориентируют в пространстве планисферу в соответствии с заданными астрономическими условиями и, пользуясь вышеуказанными элементами прибора, определяют такие астрономические величины планет, как гелиоцентрическая долгота, прямое восхождение светила, часовой угол светила, склонение светила, высота светила, геоцентрическая долгота, всемирное время, взаимное расположение планет на своих орбитах и др 17 ил. ю OD

Вид А

12

Вид 6.

Фиг.З

/7

Е- Е/7оЈерму/тт0

y/////////////J

bad В

Ю

ФигЛ

фиг.

Вид Ж

4Z/

Фиг. 6

ФигЛ

Фиг.8

t

со со

o

to

CO

o ю Co

19

15

Фиг. /5

/7

//

//

Фиг. 17