Прибор для определения времени по звездам Советский патент 1945 года по МПК G04B49/00 G01C21/02 

Уже известен способ определения времени путем наблюдения равномерного суточного движения созвездия Большая медведица вокруг Полярной звезды. Для этого мысленно описывают вокруг Полярной звезды некоторую окружность радиусом, немногим больше, чем расстояние между р Большой медведицы и Полярной звездой, разбивают мысленно эту окружность на 12 или 24 часа и принимают за стрелку этих чгСОВ прямую линию, мысленно пров денную от Полярной .звезды к звездам аир созвездия Большая медведица. Если воображаемый циферблат на небесном скоде расположить так, чтобы его среднее де ение (6 или 12 часов) находилось под Полярной звездой, то, наблюдая движение этой воображаемой стрелки слева направо, т. е. опратно движению стрелки обычных часов, можно определить время.

Однако определение времени этим способом по движению мысленно проведенной стрелки на воображаемом цифербла1е является неулобным, неточным и не гарантирует от грубых ошибок.

Согласно настоящему изобретению предлагается прибор для определения времени по звездам указанным известным способом, обеспечивающий удобство и точность определения времени и гарантирующий от получения случайных ошибок при производстве наблюдений.

Прибор выполнен в виде круглой коробки с прозрачными стенками, частично заполненной ртутью или т. п. непрозрачной жидкостью. Коробка снаблсена поворотной вокруг нее часовой шкалой со светящейся риской, наводимой на ззезды созвездия Большой медведицы; на одной из стенок самой коробки в центре помещена светящаяся метка для наведения на Полярную зве;- ду, а под уровнем ртути - светящаяся риска для установки прибора по уровню ртути в плоскость меридиана места наблюдения.

Для возможности определения декретного и местного времени в приборе применена поворотная вокруг коробки календарная шкала концентричная часовой щкале.

Одна из стенок коробки снабжена риской, перпендикулярной светящейся риске на стенке коробки и предназначенной для установки относительно ее календарной шкалы.

На чертеже фиг. 1-4 изображают вид предлагаемого прибора, фиг. 5-6 поясняют процесс определения времени посредством прибора.

Прибор (фиг. 1-2) напоминает собой по своему внешнему виду карманные часы. Он состоит из корпуса 1, стеклянной коробки 2, поворотного ободка со стеклом и часовой шкалой 3, подвижного кольца с календарной шкалой 4 и штифта с накатанной головкой 6.

Стеклянная коробка частично запо.лнена ртутью 7 и с лицевой стороны имеет в центре метку 8, закрашенную светящейся массой, а на нижнем стекле - светящуюся горизонтальную риску 9. Для лучшего свечения светящаяся риска 9 и метка 8 покрыты с задней стороны стекла черным лаком. При наведении светящейся метки 8 коробки на Полярную звезду ртуть образует чувствительный уровень и при строго горизонтальном положении светящейся риски (фиг. 2) закрывает последнюю (она не светит), а при незначительных наклонах (фиг. 3 и 4) оголяет ее (она светит). Благодаря такой конструкции прибор можно легко устанавливать в плоскости меридиана места и точно определять по нему время.

На лицевой стороне коробки нанесена, под углом 90° к светящейся риске 9, тонкая зачерненная риска 10, относительно которой производится поворот кольца с календарной шкалой.

Поворотное кольцо, несущее на себе календарную шкалу 4, помещено внутри корпуса прибора и скреплено с последним двумя плоскими пружинами. Календарная шкала 4 путем поворота кольца штифтом (вставленным в специально сделанные в кольце для него отверстия) может быть смещена на любой угол относительно зачерненной риски коробки.

Штифт, служащий для перевода календарной шкалы, ввертывается

Б корпус прибора в месте крепления кольца для ремня.

На стекле, закреп./ енном в верхнем вращающемся ободке, нанесена жи1шая короткая риска //, заполненная светящейся массой и служащая для наведения на звезды Большой медведицы при определении времени.

Под стеклом помещена часовая шкала 3, разбитая на 24 часа.

Часовая и календарная шкалы- поворотные,коробка - неподвижна.

Определение времени по звездам с помошью прибора основано на использовании наблюдаемого явления равномерного суточного движения Большой медведицы (фиг. 5) вокруг Полярной звезды, прямая линия от которой к крайним звездам аир Большой медведицы принимается за стрелку часов. Известно, что звездные сутки, из за отставания кульминации среднего солнца от кульминации звезд, короче на 4 минуты средних солнечных суток, по которым посгроено измерение гражданского времени. Другими словами, звездные астрономические часы каждый день уходят вперед против обыкновенных часов на 4 минуты. Поэтому самое, низкое положение Большой медведицы по обыкновенным часам завтра придется на 4 минуты раньше, чем было сегодня, послезавтра - на 8 минут раньше и т. д. Через месяц (через 30 дней) оно наступит раньше, чем сегодня, уже на 120 минут, т. е. на два часа.

Для исключения вл-яния такой разницы на отсчет при определении „декретного времени по прибору в последний введена „встречная календарная шкала 4, которая разбита на 12 месяцев, каждый месяц на шесть пятидневок, а каждая пятидневка - пополам. Наименования месяцев и порядковые номера чисел их нанесены навстречу вращения Большой медведицы и часовой шкалы звездных часов. Благодаря такому встречному расположению делений календарной шкалы, определение

времени по Большой медведице производится не в одном положении {не против одной постоянной риски на звездных часах), при котором, как известно, звездное время ежедневно уходит вперед от среднего по 4 минуты, а каждый день в новом положении (по „бегущей риске, смещающейся ежедневно в сторону движения Большой медведицы на 4 минуты, т. е. по числовнм риск-аи календарной шкалы), при котором Большая медведица проходит путь, равный средним суткам, т. е. 24 часам.

В силу такого порядка измерения времени (по ,бегущей риске) становится практически возможным определение с помощью прибора декретного времени по Большой медведице, независимо от ее положения относительно плоскости меридиана.

Установка календарной шкалы 4 прибора производится опытным или расчетным путем. При опытной установке метка 8 прибора наводится на Полярную звезду (фиг. 6), при этом светящаяся гор а3онтальная риска 9 коробки должна быть закрыта ртутной „ширмой, а головка часов 6 смотреть вправо; светящаяся риска И, нанесенная па верхнем стекле, направляется на две крайние звезлы а и р Большой медведицы, на часовой щкале 3 прибора нахозйтся время, соответствующее времени, показываемому обыкновенными часами, против которого устанавливается путем поворота подвижного кольца риска--дата для измерения, нанесенная на календарной щкале. Установка (повор:)т) календарной шкалы 4 производится штифтом. Установленная один раз календарная шкала по „декретному времеки для данного места дает возможность получать „декретное время с достаточной точностью для практических целей, если оно будет прочитано по часов;й щкале против риски на встречной календарной шкале, соответствующей данному числу. При переезде из одного пояса в другой календарная шкала устанавливается соответственно местному „декретному времени тем же методом.

Полярная звезда отыскивается на небе с помощью всем известного созвездия Большой медведицы. Для этого мысленно проводят прямую линию через две крайние звезды ковша Большой медведицы и, продолжив ее на расстояние, примерно, в пять раз большее, чем расстояние между этими крайними звездами, находят Полярную звезду. Полярная звезда не меняет своего положения в течение всей ночи и чем севернее место на земле, тем выше она над горизонтом.

Звездную базу (число календарной шкалы, находящееся против риски) для любого из городов и других мест СССР можно получить и расчетным путем. Делается это таким образом. Приняв звездную базу одного из городов, по декретному времени которого уже установлена календарная шкала опытным путем, за исходную базу, определяют относительно нее звездную базовую поправку для другого города по следующей формуле:

тзп (fa -f 1) - (tg -{-Tn ),

где „-номер часового пояса, долгота места того города, для которого определяется звездная базовая поправка, выраженная во времени (360° принимаются равными 24 часам, 1 час равен 15°), т,,- разность между номером часового пояса, увеличенного на единицу, и долготой того города, звездная база которого принята за исходную базу.

Для облегчения и ускорения установки календарной шкалы 4 величины звездных базовых поправок для разных городов относительно исходной базы, за которую принята база Москвы, могут быть составлены таблицы. Зная исходную поправку Тп , можно легко определить звездную базовую поправку для любого города и соответственно установить календарную шкалу. Исходная поправка для

Москвы Тп (tn-J-l|- tg 3 ч.-

- 2 ч. 30 м. О ч. 30 мГ, т. е. ра

ности между декретным и местным средним временем.

Декретное время в Москве отличается от своего среднего времени (на плюс) 30 м. Очевидно, что календарная шкала 4, установленная по среднему времени, для определения декретного времени в Москве должна быть смещена относительно вертикальной (зачерненной) риски на угол, соответствующий 30 минутам (30 минут по часовой шкале соответствуют календарным дням-трем делениям по календарной шкале). Следовательно, если при определении среднего времени против вертикальной риски находилось 8 марта, то при определении декретного времени против этой риски будет находиться 1с- 16 марта.

Нетрудно понять, что смещение календарной шкалы 4, установленной по среднему времени, на календарных дней (на 30 минут) относительно риски и есть та исходная поправка г, которая входит Б расчет при определении звездных базовых поправок для любых других городов. Звездной базой для Москвы, таким образом, будет являться 15 марга, находящееся против вертикальной риски звездных часов.

А так как за исходную звездную базу принята звездная база Москвы, то установка календарной шкалы для любого города по его местному декретному времени будет производиться путем смещения календарной шкалы, а значит и звездной базы Москвы, на величину звездной базовой поправки влево или вправо от риски, в зависимости от знака поправки. Оказавшееся после такого смещения календарное число против риски и будет звездной базой для данного города.

Определим звездную базовую поправку для Баку, Архангельска и Владивостока. Для Баку будем иметь

-3B (tn + l)--(tg+Tn) 4-(3 ч.

19м. + 0ч. 30м.)+0ч 11 м.; для Архангельска: Тзв 3 - (2 ч. 42 м.-f+ 0 ч. 30 м.) -12 м. и для Владивостока-- зв-10-(8 ч. 47 М.-4-|-0 ч. 30 м.)+43 м.

Прибор, установленный в Москве по московскому декретному времени, показывал при проверке его: в г. Молотове-на 4о-50 минут меньше местного декретного времени г. Молотова; в г. Петропавловске (Казахском)-на 50 минут- 1 час меньше местноге декретного времени г. Петропавловска; в г. Омске-на 30--43 минуты меньше местного декретного времени г. Омска.

Про расчетным данным прибор должен был показывать почти эти же величины, именно:

в г. Молотове на зв о - (3 ч .45 м. -f- О ч. 30 м.) О ч. 45 м. меньше местного декретного времени

в г. Петропавловске на Тзв 0- - (4 ч. 36 м.+ О ч. 30 м.)0 ч. 54м. меньше местного декретного вре,мени

в г. Омске на -зв 6-(4 ч. 53 м.Ц+ 0 ч. 30 м.) О ч. 37 м. меньше местного декретного времени.

Как видно, фактические показания прибора, установленного в Москве, отличаются ог. местного декретного времени г.г. Молотов, Петропавловск и Омск на величины, почти равные расчетным для этих городов. Отклонения в показаниях прибора в сторону увеличения и уменьшения от расчетных поправок в пределах допускаемой точности при проиэво 1стве измерений. Очевидно, что прибор, установленный по московскому времени, будет показывать в городах, для которых звездная базовая поправка равно нулю, точно их местное декретное время.

Декретное время, как известно., для разных городов по-разному отличается от их местного солнечного времени. В среднем часы идут на 1 час впереди солнечного времени. Поэтому, если установить календарную шкаяу прибора относительно вертикальной риски так. чтобы против нее находилось 22 марта, то по прибору можно приближенно измерять время в любом

есте СССР ионо будет незначительно отличаться от мгсгного декретного времени.

Следует заметить, что при установке прибора по местному декретному времени . при плюсовых поправках календарная шкала поворачивается относительно корпуса часов по часовой стрелке на угол, соответствующий величине поправки, и при минусовых поправках-против часовой стрелки также на угол величины поправки. Одно деление календарной шкалы (равуое двум с половиной дням) составляет 10 минут по часовой шкале часов.

Поворот календарной шкалы на угол, равный базовой поправке, следует для облегчения работы производить относительно вертикальной риски часов.

Очевидно, что с помош,ью прибора можно определять и звездное кремя. Для этого следует отсчет времени производить не по „бегущей риске календарной шкалы, а по постоянной риске, определенной один раз опытным или расчетным путем. 21 марта каждого ода бывает совпадение среднего и звездного времени, точка весеннего равнодействия бывает в полдень в верхней кульминации, и средние и звездные часы будут показывать О час. О мин. О сек.

Среднее местное (гражданское) время в этот момент будет 12 часов. Исходя из этого, а также учитывая, что звездное время ежедневно уходит вперед на 4 минуты от среднего, нетрудно определить эту риску, против которой следует вести отсчет, по звездным часам звездного времени.

Для определения местного среднего или декретного времени по звездам (фиг. 6) необходимо:

а) Взять прибор в левую или прачую руку за его корпус или головку и направить центр его (светящуюся метку 8) на Полярную звезду. При этом светящаяся горизонтальная риска 9 должна

быть закрыта полностью ртутной „ширмой, а головка 6 прибора - смотреть вправо.

б)С помощью верхнего ободка направить светящуюся риску // верхнего стекла на две крайние звезды Большой медведицы а.

в)По часовой шкале против риски-даты дня измерения - на календарной шкале прочесть время; если календарная шкала установлена по местному среднему времени- среднее время, а если по декретному времени-декретное время.

Предмет изобретения

1.Прибор для определения времени по звездам наблюдением суточного движения созвездия Большой медведицы вокруг Полярной звезды, отличающийся тем, что он выполнен в виде частично заполненной ртутью или т. п. непрозрачной Ж:{ДКОСТЬЮ круглой КОробки с прозрачными стенками и поворотной вокруг коробки часовой шкалы, из которых коробка на одной из своих стенок снабжена в центре светящейся меткой для наведения прибора на Полярную звезду и расположенной под уровнем ртути светящейся риской для установки прибора по уровню ртути в плоскость меридиана места наблЕодения, а часовая шкала снабжена светящейся риской, наводимой на звезды созвездия Большая медведица.

2.Форма выполнения прибора по п. 1. отличающаяся тем, что для возможности определения декретного и местного времени прибор снабжен поворотной вокруг коробки календарной шкалой, концентричной часовой шкале.

3.Форма выполнения прибора по п. п. 1-2, отличающаяся тем, что одна из стенок коробки снабжена риской, перпендикулярной светящейся риске стенки и предназначенной для установки относительно нее поворотной календарной шкалы.

Фиг. 2

Фиг. 3