一种日地运动观演台

摘要

本发明公开了一种日地运动观演台，包括：平台底座、调节杆、基座、立柱、天地半球、地球仪、地平圈板、太阳光照板、透光板、太阳视运动轨迹线、月相模型、水平仪和指南针等组件。基座支撑在平台底座上，地球仪可转动地安装在基座上，地球仪上设有地轴，地平圈板环绕地球仪，天地半球外罩在地球仪上，地轴穿设在天地半球的限位槽内，太阳视运动轨迹线与基座阻尼转动相连，透光板滑动套设在太阳光照板上，月相模型通过连接线与地轴相连。本装置可用于演示太阳周日视运动的四季变化、太阳的东升西落、任意时刻的太阳方位和太阳高度以及月相变化等地理知识；还能实时观测当地太阳方位角、太阳高度角和地方时刻，操作方便，读取精准，表达清晰。

说明书

技术领域

本发明涉及地理教学设备领域，尤其是涉及一种日地运动观演台。

背景技术

太阳、地球和月球之间的相对运动是中学地理教学的重难点，尤其是太阳视运动和月相原理的部分内容，绝大多数学生由于缺乏必要的空间想象力而感到很抽象难以理解，因此很有必要设计一种装置以帮助学生理解学习上述内容。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提供一种日地运动观演台。

本发明的技术方案如下：一种日地运动观演台，包括：平台底座、调节杆、基座、立柱、天地半球、地球仪、地平圈板、太阳光照板、透光板、太阳视运动轨迹线、月相模型、水平仪和指南针；所述平台底座上放置有所述水平仪和所述指南针，所述平台底座的上表面设有操作说明和多个日地月运动知识图框，所述平台底座的底部设有多个可上下移动的所述调节杆，所述调节杆用于调节所述平台底座的水平度；所述基座上设有多个所述立柱，所述立柱支撑在所述平台底座上；所述地球仪可转动地安装在所述基座上，所述地球仪上的不同经线处标注有对应时刻，所述地球仪上设有地轴，所述地轴可在0到90度范围内转动；所述地平圈板为圆环形板，所述地平圈板上设有地平圈方位角环，所述地平圈板安装在所述基座上并环绕所述地球仪；所述天地半球为透明的半球体，所述天地半球上设有多条等距的经线和纬线，所述天地半球上设有限位槽，所述限位槽沿其中一条经线延伸；所述天地半球为两个，两个所述天地半球固定安装在所述地平圈板的上下两侧以拼接成天球体，两个所述限位槽沿所述天球体的径向相对，所述天球体外罩在所述地球仪上，所述地轴的轴向两端分别穿设在两个所述限位槽内并可沿所述限位槽转动，所述地轴上设有固定件，所述固定件用于将所述地轴固定在所述天地半球上以使得所述地球仪和所述天球体保持同心；所述太阳视运动轨迹线为弧形线，所述太阳视运动轨迹线位于所述天地半球外，所述太阳视运动轨迹线的长度方向的两端分别与所述基座阻尼转动相连且可上下滑动；所述太阳光照板为半圆环形板，所述太阳光照板上设有太阳高度角刻度和特定纬度的正午太阳照射角度范围，所述透光板可沿所述太阳光照板滑动地套设在所述太阳光照板上，所述透光板上设有透光孔，所述透光孔为两个相等且沿所述太阳光照板的径向方向间隔排布；所述月相模型为半面黑半面白的球形模型，所述月相模型通过连接线与所述地轴相连。

进一步地，所述平台底座上设有螺纹孔，所述调节杆为调节螺杆，所述调节螺杆与所述螺纹孔螺纹连接。

进一步地，所述平台底座上设有多个限位孔，多个所述限位孔与多个所述立柱一一对应配合，所述立柱的一部分插入到对应的所述限位孔内。

进一步地，所述地轴上设有螺纹，所述固定件为固定螺母、弹簧、垫圈，所述固定螺母与所述地轴螺纹配合。

进一步地，所述天地半球的外周边缘处设有环形的翻边，所述翻边的外周边缘处设有多个均匀排布的半圆形的第一定位孔，所述地平圈板的外周边缘上设有多个均匀排布的半圆形的第二定位孔，所述基座上设有多个定位螺钉，多个所述定位螺钉与多个所述第一定位孔和多个所述第二定位孔一一对应配合。

和现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、兼演示、观测功能，操作方便，读取精准，表达清晰；2、部件及操作简单，符合生活中的太阳升落状态，逼真展现知识生成的过程；3、价廉物美，教学、科普价值极高，人人参与，收获体验丰富。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1是本发明的实物图；

图2是本发明的实物图；

图3是本发明的天地半球的主视图；

图4是本发明的天地半球的俯视图；

图5是本发明的地平圈板的俯视图；

图6是本发明的地平圈方位角环的俯视图；

图7是本发明的基座的俯视图；

图8是本发明的透光板和太阳光照板的示意图；

图9是本发明的太阳光照板的主视图；

图10是本发明的平台底座的俯视图；

图11是本发明的地球仪安装到基座上的模型图；

图12是本发明的模型图；

图13是本发明的模型图。

附图标记：

1、平台底座；2、基座；3、立柱；4、天地半球；5、地球仪；6、地平圈板；7、太阳光照板；8、透光板；9、太阳视运动轨迹线；10、月相模型；11、水平仪；12、指南针；13、地轴；14、地平圈方位角环；15、限位槽；16、固定件；17、透光孔；18、螺纹孔；19、限位孔；20、翻边；21、第一定位孔；22、第二定位孔；23、定位螺钉。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“竖向”、“周向”、“径向”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

下面参考附图图1-图13描述根据本发明实施例的一种日地运动观演台，包括：平台底座1、调节杆、基座2、立柱3、天地半球4、地球仪5、地平圈板6、太阳光照板7、透光板8、太阳视运动轨迹线9、月相模型10、水平仪11和指南针12。

如图1、图2、图10-图13所示，平台底座1上放置有水平仪11和指南针12，平台底座1的上表面设有操作说明和多个日地运动知识图框，平台底座1的底部设有多个可上下移动的调节杆，调节杆用于调节平台底座1的水平度；基座2上设有多个立柱3，立柱3支撑在平台底座1上。

具体而言，平台底座1为长方形形状，平台底座1的上表面喷绘有若干个月球、地球运动和太阳视运动的知识框架和图解示意图以及本装置的操作说明，平台底座1上还设有用于指示水平仪11和指南针12的放置区域，水平仪11用于检测平台底座1是否处于水平状态，指南针12用于指示平台底座1是否朝向正南正北方向。

其中，平台底座1的底部设有三个螺纹孔18，调节杆为调节螺杆，调节螺杆可支撑在地面或者桌面上，三个调节螺杆与螺纹孔18螺纹连接，通过拧动调节螺杆可以调节平台底座1的水平状态，调节方式简单易用；平台底座1上设有四个限位孔19，四个限位孔19与四个立柱3一一对应配合，立柱3的一部分插入到对应的限位孔19内，由此可对整个基座2起到定位支撑作用，在调节平台底座1的时候以及演示观测的过程中，基座2不易晃动。

如图1-图7、图10-图13所示，地球仪5可转动地安装在基座2上，地球仪5上的不同经线处标注有对应时刻，地球仪5上设有地轴13，地轴13可在0到90度范围内转动；地平圈板6为圆环形板，地平圈板6上设有地平圈方位角环14，地平圈板6安装在基座2上并环绕地球仪5；天地半球4为透明的半球体，天地半球4上设有多条等距的经线和纬线，天地半球4上设有限位槽15，限位槽15沿其中一条经线延伸，天地半球4为两个，两个天地半球4固定安装在地平圈板的上下两侧以拼接成天球体，两个限位槽15沿天球体的径向相对，天球体外罩在地球仪5上，地轴13的轴向两端分别穿设在两个限位槽15内并可沿限位槽15转动，地轴13上设有固定件16，固定件16用于将地轴13固定在天地半球4上以使得地球仪5和天球体保持同心。

具体而言，基座2和地平圈板6均使用不锈钢制作而成，地平圈板6固定在基座2上，地平圈板6的上表面粘贴有喷绘有地平圈方位角的环状的亚光写真膜，天地半球4采用亚克力半球切割而成，天地半球4外表面磨砂白雕刻八条10°等距纬线、24条15°等距经线，沿其中一条经线切割出限位槽15。

天地半球4的外周边缘处具有环形的翻边20，翻边20的外周边缘处设有八个均匀排布的半圆形的第一定位孔21，地平圈板6的外周边缘上设有八个均匀排布的半圆形的第二定位孔22，基座2上设有八个通孔，八个定位螺钉23、第一定位孔21、第二定位孔22和通孔一一对应配合，在安装时，地平圈板6位于中间，地平圈板6的上下两侧分别安装有天地半球4，然后再使用定位螺钉23将地平圈板6和天地半球4牢牢固定在基座2上，这样两个天地半球4便可拼接出一个天球体，并且两个天地半球4上的限位槽15沿天球体的径向相对，以便于地轴13穿过，之所以定位螺钉23、第一定位孔21、第二定位孔22均设置成八个，是因为可以和东、西、南、北、东北、西北、东南和西南和八个方位对应。

地轴13的上端设有螺纹，下端弯折成L形以便于转动地轴13，地轴13的上端穿设在上侧天地半球4的限位槽15内，下端穿设在下侧天地半球4的限位槽15内，固定件16为固定螺母，地轴13上还设有弹簧、垫圈，固定螺母与地轴13螺纹配合，由此拧松固定螺母后，转动地轴13便可以转动地球仪5，调整到合适位置后，再拧紧固定螺母固定地球仪5。

如图1-图2、图8-图13所示，太阳视运动轨迹线9为弧形线，太阳视运动轨迹线9位于天地半球4外，太阳视运动轨迹线9的长度方向的两端分别与基座2阻尼转动相连，且可上下滑动。阻尼转动相连的意思是在转动太阳视运动轨迹线9的过程中，会受到阻尼力，当撤去转动外力后，该阻力力可使得太阳视运动轨迹线9保持静止状态。

太阳光照板7为半圆环形板，太阳光照板7上设有太阳高度角，透光板8可沿太阳光照板7滑动地套设在太阳光照板7上，透光板8上设有透光孔17，透光孔17为两个相等且沿太阳光照板7的径向方向间隔排布；月相模型10为半面黑半面白的球体模型，月相模型10通过连接线与地轴13相连。

具体而言，太阳视运动轨迹线9为钢丝线，太阳光照板7为亚克力板，太阳光照板7的正反两面均喷绘有太阳高度角刻度和特定纬度的正午太阳照射角度范围以及操作说明，月相模型10采用乒乓球制作。

使用太阳光照板7时，将太阳光照板7垂直转动于天地半球4上，移动透光板8，看见两个透光孔17重合的太阳光影时读取太阳高度。

本装置的操作说明如下：

操作说明：所有操作前，请先调整平台底座1水平和南北方位。

演示操作：1、拨动地轴13倾角获得不同纬度的地平天球；2、调整太阳视运动轨迹线9垂直并沿地轴13方向平移演示太阳周日视运动的四季变化，用小电筒沿此轨迹线垂直地心照射地球演示太阳东升西落，在天半球4和地球仪5上分别读取任意时刻的太阳高度和地方时刻，在地平圈板6上精准读取此刻太阳的方位角；3、借助电筒光在地球仪正午经线上读取太阳直射点纬度，在天半球正午经线上读取该地当日正午太阳高度，移动透光板8可以读取该日任意纬度的正午太阳高度。

观测操作：在阳光下：1、调整地轴13获取当地地平天球，调整太阳视运动轨迹线到当日状态；2、垂直转动太阳光照板7，沿太阳光照板7滑动透光板8，让阳光照射其透光孔17，当上下两个透光孔17的投影重合后，根据两个透光孔17的投影位置在天半球和地球仪5上读取太阳方位和地方时刻，在太阳光照板7上读取太阳高度；3、当太阳到达正午时刻，沿着太阳光照板7移动透光板8捕捉太阳光照，找到太阳直射点纬度，即可读取当地当日正午太阳高度和任意纬度的正午太阳高度。

设计原理：1、时间由来：地球公转引起正午太阳高度和昼夜长短变化而产生年；月球绕地转动引起月相变化而产生月；地球自转引起昼夜更替而产生时日；

2、利用球面几何原理和太阳光近似平行原理完成设计；

3、年月时都可通过此平台观测和演示获得直观真实的体验，时空一体化操作完成。

创新突破：1、兼演示、观测功能，操作方便，读取精准，表达清晰；2、部件及操作简单，符合生活中的太阳升落状态，逼真展现知识生成的过程；3、价廉物美，教学、科普价值极高，人人参与，收获体验丰富。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。