悬臂式地球仪的制作方法

专利2022-06-29  78


教学仪器。



背景技术:

地球仪是我们日常生活中常见的一种教学性质的仪器。随着人类科学知识的普及,地球仪在很多场合已变为一种装饰性用具。而其内在的科学属性,已乏人问津。

关于地球运动中黄道与赤道的交角23°26'的概念,最早可追溯到古巴比伦时期。黄道是太阳在天球上的运动轨迹。由于一年中太阳在人们眼中视角的高低不同,所以这一现象被用来解释地球四季的变化。

公元1492年德国的马丁·贝海姆先生制造了第一个地球仪。为了体现黄道与赤道的交角,他把地球仪设计成地轴与垂直线倾斜23°26'。这样地球仪的赤道面与水平面就形成了黄道与赤道的交角23°26'的结构关系。就是我们现在经常见到的地球仪的样子。几百年来,它的结构几乎没有改变。以至于很多科普读物把地球画成斜着肩膀围着太阳转。



技术实现要素:

本发明以一个悬臂架结构悬挂一地球模型。地球模型与悬臂架柔性铰接,且地球模型始终保持南北极轴线与水平面b垂直,水平面b与支架相交于支点o。如图所示。既:赤道面与水平面b平行,黄道面倾斜。地球模型的悬挂点在地理北极点。地球模型可绕地轴自由旋转。悬臂架可绕垂直于旋转面a的轴旋转。

旋转面a上刻有二十四个定位槽,定位槽间隔15°角。悬臂架在旋转一周时有二十四个定位点,对应中国的二十四节气。而且地球模型的三维空间运动轨迹满足如下技术特点(如图所示):

1、旋转面a固定在垂直支架上,支点o,且与水平面b成一夹角;

2、悬臂架处于甲位时,地球模型的南回归线与水平面b持平;

3、悬臂架处于乙位时,地球模型的赤道与水平面b持平;

4、悬臂架处于丙位时,地球模型的北回归线与水平面b持平。

附图说明:图1是悬臂架处于甲位时的状态图;图2是悬臂架处于乙位时的状态图;图3是悬臂架处于丙位时的状态图。

本发明的悬臂架结构在逆时针转动一周时,带动地球模型在三维空间模拟了行星-地球绕太阳运行一年的近似轨迹。主要是增加了地球模型z轴方向的运动特征。使得人们在使用本发明时,可以直观地了解日--地关系。本发明的地球模型在逆时针转动一周时,结合支点o模拟的太阳位置,可相对地模拟出地球上任意地点一天的光照变化及时间变迁。

本发明用一个简单的悬臂架结构,展示了三维空间中地球与太阳之间的近似运动关系,转换了人们的视角。凸显日心学说的日--地关系。揭示了三维空间中地球绕日运动的本质。使得地球上的四季变化更为直观。同时融入了中国古老文化中的二十四节气的概念。也保留了原地球仪中的大量信息。是天体物理教学及科普教育等领域的良好工具。

本发明将为天体物理教学、科学普及、时钟设计等领域提供新的探索途径。


技术特征:

1.本专利的特征是:

以一个悬臂架支撑悬挂一地球模型;地球模型与悬臂架柔性铰接,且地球模型始终保持南北极轴线与水平面b垂直;地球模型的悬挂点在地理北极点;地球模型可绕地轴自由旋转;悬臂架可绕垂直于旋转面a的轴旋转;旋转面a上刻有二十四个定位槽,定位槽间隔15°角;对应中国的二十四节气;且满足如下技术特点:

1、旋转面a固定在垂直支架上,且与过o点的水平面b成一夹角;

2、悬臂架处于甲位时,地球模型的南回归线与水平面b持平;

3、悬臂架处于乙位时,地球模型的赤道与水平面b持平;

4、悬臂架处于丙位时,地球模型的北回归线与水平面b持平。

技术总结
地球仪是我们日常生活中常见的一种教学性质的仪器。随着人类科学知识的普及,地球仪在很多场合已变为一种装饰性用具。而其内在的科学属性,已乏人问津。自公元1492年德国的马丁·贝海姆先生制造了第一个地球仪以来,地球仪的结构关系少有变化。本发明用一个简单的悬臂架结构,展示了三维空间中地球与太阳之间的近似运动关系,凸显日心学说的日‑‑地关系。直观展示中国古老的二十四节气及地球的四季变迁。揭示了三维空间中地球绕太阳运动的本质。本发明将为天体物理教学及科普提供新的探索途径。

技术研发人员:曲峰
受保护的技术使用者:曲峰
技术研发日:2020.03.18
技术公布日:2020.06.09

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