Учебный прибор по астрономии и географии

 

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, устан.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-

сОюз сОВетсних социАлистичесних

ЕЕСГ1УЬЛИК (дц y G 09 В 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ghee

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ по изоы етениям и слнрытиям

flpH Гннт сссР (21) 4287217/40-12 (22) 20.07.87 (46) 07.03.89. Бюл. У 9 (72) В.И. Половников и Л.Д. Иванов (53) 908.91(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 879633, кл. G 09 В 28/02, 1981. (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО АСТРОНОМИИ

И ГЕОГРАФИИ (57) Изобретение относится к учебным приборам по астрономии. и географии и может быть использовано для расширения дидактических возможностей путем демонстрации движения точки весеннего равноденствия, положения истинного и среднего Солнца относитель„„SU„„1464199 д1 но 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, установленные вокруг глобуса с зазорами, два из которых имитируют земной и небесный экваторы, а третье — эклиптику и наклонено к первым двум под углом 23,, 4О, макет среднего Солнца 5, укрепленный на водиле 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 води1464199 ом 6, съемный макет небесной сферы о шкалой азимутов, подвижной плоскостью небесного экватора, вектором оси Мира со шкалой склонения Солнца и шкалой отсчета часового угла Солнца, вектором линии отвеса со шкалой высоты Солнца, и механизм изменения скорости вращения (22, 24) . После установления исходного положения макета среднего Солнца 5 при дальнейшем движении макета истинного

Изобретение относится к учебным пособиям для демонстрацик задач астрономии и географии.

Цель изобретения — расширение дидактических возможностей путем демонстрации движения точки весеннего равноденствия, положения истинного и среднего Солнца относительно наблюдателя, находящегося в любой точке Земли, к снятия отсчета уравнения времени в течение года,, На фиг. 1 изображен учебный при,бор, общий вид; на фиг, 2 - макет ! истинного Солнца с механизмом его перемещения; на фиг,, 3 - съемный макет небесной сферы; на фкг. 4 - ме1, ханизм изменения скорости вращения; на фкг. 5 — макет земного экватора с полукруглой шкалой азимутов; на 29 фиг. 6 — макет небесного экватора со шкалой отсчета часового угла Солнца; на фиг. 7 - макет плоскости эклиптики; на фиг. 8 — электросхема управ ления учебным прибором. 25

Учебный прибор содерж т неподвижное основание 1, стойку 2 с закрепленной на ней глобусом 3 с координатной сеткой 4 и макет 5 среднего

Солнца с водилом 6, связанным с ре- 3п дуктором 7 привода. Учебный прибор имеет также макет 8 истинного Солнца с механизмом его перемещения, состоящим из двух шарнирно соединенных рычагов 9, связанных с всдилом 6 макета .

5 среднего Солкца, и ссединенной с. ними и имеющей шкалу 10,уравнения времени к указатель 11 вектора направления солнечных лучей, каретки

12 (фиг. 1 и 2), и съемный макет небесной сферы. Съемный макет небесСолнца 8 по кольцу эклиптики 32 по направляющим происходит его отклонение от макета среднего Солнца 5, чем демонстрируется отсчет уравне- . ния времени, при. этом все отсчеты звездного, истинного и среднего солнечного времени снимаются со шкал колец 30, 31, 32 и шкал макета небесной сферы относительно наблюдателя, нахождение которого предварительно задается на глобусе 3. 8 ил. ной сферы (фиг.-3) состоит из плоской пластины 13 со средством для установки на поверхности глобуса 3 и полукруговой шкалой 14 азимутов, поворотного полудиска 15, имитирующего плоскость небесного экватора в направлении M-Е, 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 íà указателе поворотной дугообразной шкалой 18 склонения

Солнца, и указателя 19 вектора линии отвеса, закрепленного на пластине

13 в центре шкалы 14 азимутов и име ющего поворотную дугообразную шкалу

20 высоты Солнца. Съемный макет небесной сферы имеет также полудуговую шкалу 21 зенитного расстояния в направлении N-S.

Водило 6 макета 5 среднего Солнца связано с приводом посредством механизма изменения скорости вращения (фиг. 4), 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 ведущую

28, промежуточные 29 шестерни.

Учебный прибор имеет также устаовленные неподвижно и с зазором между собой три внешних кольца, два из которых 30 к 31 имитируют земной и небесный экваторы и расположены в одной плоскости, а третье кольцо32 - плоскость эклиптики и наклоне-

1464199

20

35

45

Z = 90оg, (2) б но к экватору под углом 23,4 . Эти кольца 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 электросхемой, которая содержит преобразователь 38 напряжения, выход кото-. рого электрически соединен соответственно через выключатель В1 и электролампочку Л1 с двигателем 39, а через выключатель В2 — с электромагнитом 22. Оба выключателя В1 и В2 и электролампочка Л1 вынесены на лицевую панель корпуса 40 привода (фиг. 8 и 1) .

Учебный прибор работает следующим образом.

Перед демонстрацией работы прибора с помощью выключателей ВI иВ2 подается питание на,электродвигатель

39 и электромагнит 22 для выставления макетов Солнца в нужное положение относительно наблюдателя на1 . ходящегося на заданном меридиане

Земли, при этом 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 втулкой с водилом 6 и подпружиненной шайбой 25 с вырезами. В результате этого ведомая шестерня 23 выходит из зацепления с редуктором, а в один иэ вырезов шайбы 25 попадает закрепленный 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

i365 25 раза. После выставления макета 5 среднего Солнца на заданный угол по шкале 34 звездного времени, изображенной на кольце 31, относительно точки весеннего равноденствия, выключают выключатель В2. Электромагнит 22 обесточивается и под действием пружины, опирающейся верхним концом на подшипник, укрепленный на оси 27, происходит разъеди- нение шайбы 25 от штифта 26 и соединение выходной ведомой шестерни 23 с промежуточнььчи шестернями 29 редуктора 7. При дальнейшем вращении глобуса 3 на оси 27, макета 5 среднего Солнца на водиле 6, а макета 8 истинного Солнца на каретке 12 по кольцу эклиптики с помощью рычагов 9 происходит поворот макета 8 истинного Солнца относительно делений шкалы

10 отсчета уравнения времени.

Е= — t,., (1) где, — часовой угол макета истинного Солнца; — часовой угол макета средС н ег о Солнца, т.е. отклонение положения макета истинного Солнца от среднего Солнца.

При этом все отсчеты звездного, истинного и среднего солнечного времени снимаются относительно меридиана наблюдения, предварительно заданного на глобусе. Затем путем выключения выключателя В1 макеты 5 и 8 Солнца останавливаются на выбранной заранее дате года.

После этого на глобус 3 в любую, выбранную заранее, точку устанавливают съемный макет небесной сферы.

Расконтривают фиксатором указатель 1 7 вектора оси мира, устанавливают полудиск 15 параллельно плоскости кольца 30 и снова законтривают фиксатором указатель 17 вектора оси Мира относительно полудуговой шкалы 21 зенитного расстояния. В результате этого указатель 17 вектора. оси Мира устанавливается параллельно оси вращения Земли, а указатель- 19 вектора

7 линии отвеса — перпендикулярно плоскости горизонта наблюдателя и па положению указателя 17 вектора оси Мира на шкале 21 будет зафиксировано зенитное расстояние

50 где — 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

5 14б41 сферы. После этого подводят поворотные шкалы 20 и 18 до соприкосновения с указателем 11. вектора направления солнечных лучей и снимают отсчет по шкале 20 высоты Солнца с1 о, по шкале а 5

18 — угловое склонение Солнца d о, по шкале 14 азимутов и по положению шкалы 20 — значение азимута. Солнца (А), cos hesin А =: cosd osin t = sin Z sin А; соз hecos,А =: — зхп осозц + cosdbsin q cos t = sin Z cos А; (4)

sin he sindвзхп р + cosdocosó cos t = cos Z; (5) соЫвзхп t cos hosin А = sin Z sin А;

cosdbcos t = s:in hocos + cos hesin q cos А (б)

cos 2 . cosf+ (7) + sin Е зхпцcos А;

sindc= sin hosing - соз h8cos icos А = соз Z

g sins"- sin 2 созфcos А; (8) и среднего Солнца относительно наб25 людателя, находящегося в любой точке глобуса 3 (Земли), измерения высоты

Солнца в известный момент среднего солнечного времени.

Учебный прибор по астрономии и г еографии, содержащий .неподвижное основание, стойку с закрепленным на а

З ней глобусом и макет среднего солнца с водилом, связанным с редуктором привода, отличающийся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей путем демон40 страции движения точки весеннего равноденствия, положения истинного и- среднего Солнца относительно наблюдателя, находящегося в любой точке Земли, 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 бО плоскости, а третье, имитирующее плоскость эклиптики, наклонено к ним под углом 23,4, и имеющих, соответо ственно шкалы долгот и часовых поясов Земли, звездного времени и пря55 мого восхождения, дат года и созвездий зодиака, макет истинного Солнца с механизмом его перемещения, сос-. тоящим из двух шарнирно соединенных рычагов, связанных с воднлом макета где Π— широта места наблюдения;

А - азимут, отсчитываемый от точки юга S к западу от 0 до 360

Если учесть, что связь между часовым углом Солнца t, отсчитываемым в первой экваториальной системе координат (в нашем случае по шкале 1б),, и местным звездным временем определяется формулой где dо - прямое восхождение с Солнца, отсчитываемое по шкале 34 имитатора небесного экватора, то это позволяет решать любые задачи по определению места наблюдателя относительно положения Солнца или наоборот.

При этом некоторые значения углов из набора he, А, t, y, Z,de, 8 и

A снимаются со шкал прибора, а оставшиеся значения из набора определяются по формулам значения углов из набора ho, А,, Уо, y, Z, ь. е, Б и Л проверяются rro соответствующим шкалам учебного прибора.

До провед ения расчет ов выбирают на глобусе 3 точку нахождения наблюдателя путем установления съемного макета небесной сферы и определяют уравнение времени по ссответству1ощей шкале 10.

Учебный прибор также позволяет дсмонстрировать годовое и суточное движение точки весеннего равноденствия, перемещения макетов истинного

99 . 6 а по шкале 16 с помощью полудуговой, поворотной шкалы 18 - часовой угол

Солнца.

Пересечение шкал 21, 18 и 20 образует параллактический треугольник, связывающий между собой величины

ho, А,сто, t и 2 (илиже =90Z) по формулам

Формула изобретения

14б4199 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, имеющего шкалу склонения Солнца, закрепленного в центре диаметра по

I 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 электромагнит, взаимодействующий с ним и с ведомой шестерней редуктора двуплечий рычаг и установленную на этой шестерне шайбу с вырезами, взаимодействующую со штифтом, закрепленным на оси вращения.

14641 99

1464199

Jd

Rue. d

Составитель Т. Григорян

Редактор Л. Зайцева Техред М.Ходанич Корректор Н. Король

Заказ, 828/53 Тираж 470 Подписное

ВпИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35 .Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. ужгород, ул. Гагарина, 101