Учебный прибор по астрономии и геофизике Советский патент 1992 года по МПК G09B27/00 

Изобретение относится к учебным и наглядным пособиям по астрономии и геофизике.

Известен геофизический прибор для демонстрации движения (смещения) масс Земли под действием приливообразующих сил, возникающих в Земле вследствие притяжения Луны и Солнца (ДАН СССР. 1983 г., Мг 5, стр. 1097-1099). Недостатком данного прибора является невозможность демонстрации геометрических и временных характеристик движения приливных волн в геосферах Земли.

Известен также учебный прибор по географии и астрономии, содержащий размещенные в основании макеты Солнца, Земли и Луны с кинематическим приводом синхронного вращения.

Недостатком этого прибора, принятого нами в качестве прототипа, является невозможность демонстрации с его помощью прецессии Луны и демонстрации геометрических и временных характеристик движения приливных волн в геосферах Земли и газовой оболочке Солнца.

Целью настоящего изобретения является расширение демонстрационных возможностей прибора путем демонстрации относительных движений Солнца, Земли и Луны, и прецессии Луны, а также расширение дидактических возможностей прибора за счет демонстрации геометрических и временных характеристик движения вершин приливных волн в литосфере и гидросфере и в газовой оболочке Солнца.

XI

О

о

Указанная цель достигается тем, что геофизический прибор, содержащий установленную на оси модель Солнца и связанную с ней с помощью водила установленную на оси модель Земли содержит механизм вращения модели Солнца, модель Луны с механизмом ее обращения вокруг модели Земли, механизм вращения которой выполнен в виде гибкого тросика,прикрепленного одним концом к оси модели Земли, а другим концом теКзЙЙ с приводом, механизм обращения модели Луны относительно модели Земли содержит эксцентричный наклонный под углом 5°3 приводной шкив, соединенный с приводом.

Предложенная конструкция обеспечивает демонстрацию относительного движения Солнца, Земли и Луны, включая собственное вращение Солнца и прецессионное движение Луны,

Как подтверждается действующим макетом прибора, он позволяет наблюдать геометрические и временные характеристики движения Солнца, Земли и Луны, позволяет установить их взаимное расположение в произвольный момент времени и является наглядным учебным пособием по астрономии, геофизике и географии а также позволяет установить закономерности движения вершин приливных волн деформации в геосферах Земли, вызванных притяжением Луны и Солнца и в газовой оболочке Солнца, что является важным с позиций теории приливных волн как движущих сил глобальных геофизических процессов, и дифференциального вращения солнечной короны (Добролюбов А.И. Бегущие волны деформации, Минск, Наука и техника, 1987),

На чертеже изображен общий вид прибора, конструктивные особенности его узлов.

Модель Солнца 1, Земли 2 и Луны 3 выполнены в виде сферических тел с возможностью вращения соответственно вокруг осей а,/,у . Ось вращения Земли расположена на внешнем конце водила 4, обеспечивающего обращение Земли вокруг Солнца, и повернута под углом 23,5° к вертикальной оси, перпендикулярной к плоскости обращения Земли, т.е. к плоскости эклиптики. Ось а вращения модели Солнца перпендикулярна к плоскости эклиптики, угол между плоскостью орбиты Луны и плоскостью эклиптики составляет 5°3. Таким образом, взаимное расположение осей вращения моделей Солнца, Земли и Луны соот- ветствует реальному расположению Солнца, Земли и Луны в Солнечной системе.

Относительные скорости вращений и обращений моделей Солнца, Земли и Луны также соответствуют реальным: за один оборот модели Земли вокруг модели

Солнца модель Земли совершает 365 оборотов, а модель Луны обращается вокруг модели Земли за время, соответствующее 27,4 оборотов Земли, т.е. за один лунный месяц.

Привод прибора состоит из электродвигателя 5 со встроенным редуктором, главного зубчатого редуктора 6 и планетарных ременных передач 7, 8, 9, обеспечивающими вращение Солнца и Земли,

обращение Земли вокруг Солнца, и Луны вокруг Земли с требуемыми относительными скоростями. Зубчатый редуктор состоит из шестерен 10-19, расположенных как показано на фиг. 1. Привод редуктора осуществляется электродвигателем 5 через шкивы 20 и 21. Вращение водила 4 осуществляется шестерней 19, вращение Луны - шестерней 13, вращающей ось 22 и шкив 23 и далее через гибкий ремень 9 наклонный эксцентричный шкив 24, несущий модель Луны 3. Вращение Земли осуществляется по кинематической цепи: шестерня 10, валик 25, шкив 26, ремень 8, шкив 27, зубчатая пара 28, 29, гибкий валик 30, модель Земли 2.

Числа зубьев шестерен редуктора равны: шестерни 10,12,14,16,18 имеют 20 зубьев, шестерни 11. 13, 15, 17, 19, 28 - 74 зубцов, шестерня 29 - 38 зубцов.

Прибор работает следующим образом,

При вращении электродвигателя 5 вращение передается водилу4, осуществляющему обращение модели Земли вокруг модели Солнца по круговой орбите в горизонтальной плоскости эклиптики. Благодаря неподвижности шкива 31 сцепленный с ним гибким ремнем 7 и равный ему по диаметру шкив 32 совершает поступательное движение по круговой траектории, обеспечивая тем самым поступательное движение криволинейному опорному пустотелому валу 33, несущему на своем верхнем конце модель Земли. Тем самым обеспечивается движение в пространстве вращающейся модели Земли, ось вращения которой благодаря

этому движется поступательно и постоянно сохраняет свой наклон 23,5° к вертикальной оси эклиптики. Вращение модели Земли 2 осуществляется гибким тросом 30, соединенным с шестерней 29. Одновременно модель Луны, прикрепленная к шкиву 24 спицей 34 получает движение обращения вокруг модели Земли, сохраняя неизменной плоскость своего обращения и сохраняя неизменной обращенную к Земле сторону.

Модель Солнца получает вращение вокруг

своей оси а , перпендикулярной к плоскости эклиптики, со скоростью 1 оборот за 27,4 земных суток, что соответствует средней угловой скорости обращения солнечной короны.

Путем поворота наклонного шкива 24 вокруг вертикальной оси (что осуществляется путем поворота опоры 35 шкива 24 вокруг вертикальной оси) можно изменять распо- ложение в пространстве угла наклона пло- скости орбиты Луны, демонстрируя тем самым прецесионное движение Луны.

Описанный прибор может служить учебным наглядным пособием при изучении астрономии, географии и геофизики в сред- ней и высшей Школе. Он позволяет демонстрировать траектории Земли и Луны относительно Солнца и относительно друг друга, явление прецессии Луны, фиксировать и анализировать конкретные положе- ния этих космических тел, понять физические основы таких явлений как солнечные и лунные затмения, находить величины склонений Солнца и Луны, сизигийные и квадратурные положения Луны и т.п. Кро- метого прибор позволяет демонстрировать траектории приливных бегущих волн деформации на геосферах Земли и в газовой оболочке Солнца, вызванных гравитационным взаимодействием Солнца, Земли и Луны, что позволяет использовать прибор при изучении новой геофизической концепции о приливных бегущих волнах как движущей силе глобальных геофизических процессов и дифференциального вращения солнечной короны (Добролюбов А.И. Бегущие волны деформации, Минск, Наука и техника,

1987 г.). Прибор позволяет установить положение в любой момент времени вершины приливных куполообразных волн на поверхности Земли и Солнца (эти вершины расположены приблизительно на осях Земля-Луна и Земля-Солнце). Таким образом, использование прибора будет способствовать быстрейшему становлению упомянутой новой научной геофизической концепции.

Формула изобретения Учебный прибор по астрономии и геофизике, содержащий установленную на оси модель Солнца и связанную с ней с помощью водила установленную на оси модель Земли с обращающейся вокруг нее моделью Луны, причем водило связано с механизмом обращения Земли относительно модели Солнца, отличающийся тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей прибора путем демонстрации относительных движений Солнца, Земли и Луны, и прецессии модели Луны, расширения дидактических возможностей прибора за счет демонстрации геометрических и временных движений вершин приливных волн в литосфере и гидросфере и солнечной короне, прибор содержит механизм вращения модели Солнца, механизм вращения Земли выполнен в виде гибкого тросика, прикрепленного одним концом к оси модели Земли, другим концом связан с приводом, а механизм обращения модели Луны относительно модели Земли содержит эксцентричный наклонный под углом 5°з приводной шкив, соединенный с приводом.

$. Us (VI (Vj NI «S| |v, f-1

Учебный прибор по астрономии и геофизике. Назначение: изобретение относится к учебным наглядным пособиям по астрономии и геофизике. Позволяет демонстрировать относительные движения Солнца, Земли и Луны, прецессию Луны, наблюдать траектории обращения Земли вокруг Солнца и Луны вокруг Земли, находить величины склонений Луны и Солнца и другие характеристики взаимных положений Солнца, Земли и Луны. Прибор также дает возможность находить взаимные положения и траектории вершин приливных волн деформации на геосферах Земли и солнечной короне, что играет важную роль при изучении новой геофизической концепции о приливных де- формациях как движущей силе глобальных геофизических процессов и дифференциального вращения солнечной короны. Сущность изобретения: модель Солнца связана с механизмом вращения, а механизм вращения Земли состоит из соединенного с приводом и моделью тросика, механизм обращения модели Луны относительно Земли имеет наклоненный под углом 5°з приводной шкив. 1 ил.