[發明專利]一種具有演示節氣與晨昏變化功能的地球儀及其演示方法

在審

• 申請號: 201911412918.6
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111161626A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 汪匯川
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G09B27/08
• 分類號: G09B27/08
• 代理公司: 合肥市道爾知識產權代理有限公司 34169
• 代理人: 司賀華

1.一種具有演示節氣與晨昏變化功能的地球儀，其特征在于，包括地球儀半透明球面(1)、球內豎直轉軸(2)、南北極轉軸(8)、空心弧桿(9)、地球儀空心支架(12)、地球儀底座(13)，所述地球儀半透明球面(1)安裝在地球儀空心支架(12)內，所述地球儀空心支架(12)通過支撐立柱固定在地球儀底座(13)上，所述球內豎直轉軸(2)設置在地球儀半透明球面(1)內部中心處，所述球內豎直轉軸(2)兩端均通過空心弧桿(9)、南北極轉軸(8)安裝在地球儀空心支架(12)上；

所述球內豎直轉軸(2)上設置有圓形晨昏圈界板(3)，所述圓形晨昏圈界板(2)的圓心處設置水平的太陽直射點指示激光燈(4)，圓形晨昏圈界板(2)上設置有示晝燈(5)；

所述地球儀半透明球面(1)外側設置有水平的環形節氣刻度圈(11)，所述環形節氣刻度圈(11)安裝在地球儀空心支架(12)上，且環形節氣刻度圈(11)的中心點與地球儀半透明球面(1)中心點重合；

所述球內豎直轉軸(2)上設置有導電滑環(7)，所述支撐立柱、地球儀空心支架(12)、南北極轉軸(8)、空心弧桿(9)內部均設置有電源線并相互串聯，所述空心弧桿(9)內的電源線一端通過導電滑環(7)分別與太陽直射點指示激光燈(4)、示晝燈(5)的電源線分別連接。

2.根據權利要求1所述一種具有演示節氣與晨昏變化功能的地球儀，其特征在于，所述圓形晨昏圈界板(3)與球內豎直轉軸(2)處于同一平面內，且球內豎直轉軸(2)的中心點、與圓形晨昏圈界板(3)的圓心、地球儀半透明球面(1)中心點重合。

3.根據權利要求1所述一種具有演示節氣與晨昏變化功能的地球儀，其特征在于，所述球內豎直轉軸(2)兩端的空心弧桿(9)均設置在地球儀半透明球面(1)內部。

4.根據權利要求1所述一種具有演示節氣與晨昏變化功能的地球儀，其特征在于，所述南北極轉軸(8)設置有兩個，分別設置在地球儀半透明球面(1)的南、北極點上。

5.根據權利要求1所述一種具有演示節氣與晨昏變化功能的地球儀，其特征在于，所述環形節氣刻度圈(11)與球內豎直轉軸(2)垂直，所述環形節氣刻度圈(11)上設置有24等分點，并分別刻有春分、清明、谷雨、立夏、芒種、小滿、夏至、小暑、大暑、立秋、處暑、白露、秋分、寒露、霜降、立冬、小雪、大雪、冬至、小寒、大寒、立春、雨水、驚蟄共24節氣標識；所述球內豎直轉軸(2)、南北極轉軸(8)、以及環形節氣刻度圈(11)夏至、冬至點共同處于同一平面內。

6.根據權利要求1所述一種具有演示節氣與晨昏變化功能的地球儀，其特征在于，所述支撐立柱內部設置的電源線的一端連接在控制電源上，所述球內豎直轉軸(2)通過太陽直射點移動馬達(6)控制，使圓形晨昏圈界板(3)自上向下看成逆時針旋轉；所述南北極轉軸(8)處設置有球面旋轉馬達(10)，控制地球儀半透明球面(1)由西向東勻速旋轉。

7.根據權利要求1所述一種具有演示節氣與晨昏變化功能的地球儀，其特征在于，所述太陽直射點移動馬達(6)由設置在支撐立柱、地球儀空心支架(12)、南北極轉軸(8)、空心弧桿(9)內的電源信號線提供電源和控制信號，并通過設置在地球儀底座(13)上的開關A控制；所述球面旋轉馬達(10)由設置在支撐立柱、地球儀空心支架(12)、南北極轉軸(8)內的電源信號線提供電源和控制信號，并通過設置在地球儀底座(13)上的開關B控制。

8.根據權利要求1所述一種具有演示節氣與晨昏變化功能的地球儀，其特征在于，所述球內豎直轉軸(2)與地球儀半透明球面(1)上的南北極轉軸(8)之間夾角為23°26。

9.根據權利要求1所述一種具有演示節氣與晨昏變化功能的地球儀，其特征在于，所述地球儀半透明球面(1)上設置有地球經緯度網格線、國家政區界域、地理地形標識。

10.根據權利要求1-9任意一項所述一種具有演示節氣與晨昏變化功能的地球儀的演示方法，其特征在于，

接通電源，點亮圓形晨昏圈界板(3)上一側設置的示晝燈(5)，使地球儀半透明球面(1)被圓形晨昏圈界板(3)分割成亮、暗兩個半球；在圓形晨昏圈界板(3)、地球儀半透明球面(1)旋轉過程中，地球儀半透明球面(1)上的各區域均處于亮暗不斷變化中，即可演示地球儀上的各地方的晨昏變化；關閉圓形晨昏圈界板(3)、地球儀半透明球面(1)的旋轉開關，即可實現定點觀察一年當中各時段的地球各位置的晨昏情況；

接通電源，點亮圓形晨昏圈界板(3)上一側圓心處設置的水平的太陽直射點指示激光燈(4)，太陽直射點指示激光燈(4)的光線照射在地球儀半透明球面(1)、以及環形節氣刻度圈(11)上，顯示在該時刻，太陽直射地球上該位置；在圓形晨昏圈界板(3)、地球儀半透明球面(1)旋轉過程中，太陽直射點指示激光燈(4)的光線在環形節氣刻度圈(11)上不斷移動并依次經過24節氣標識點，同時太陽直射點指示激光燈(4)光線在地球儀半透明球面(1)上的南回歸線至北回歸線之間不斷移動，以此演示在一年當中各節氣時段的太陽直射點的位置變化；

在圓形晨昏圈界板(3)、地球儀半透明球面(1)旋轉過程中，結合太陽直射點指示激光燈(4)、示晝燈(5)，可演示在一年當中各節氣時段的全球晝夜交替變化規律；在太陽直射點指示激光燈(4)照射地球儀半透明球面(1)上北回歸線時，表示太陽直射地球北回歸線，此時地球儀半透明球面(1)上北極圈內地區處于照亮狀態，南極圈內地區處于黑暗狀態，以此演示地球極晝、極夜現象；

在圓形晨昏圈界板(3)、地球儀半透明球面(1)旋轉過程中，通過計算地球儀半透明球面(1)上某地所在緯線自越過晨昏線進入白晝開始到再次越過晨昏線進入黑夜結束所跨過的經度除以15，或者直接觀察該地所在緯線圓在位于晝半球的部分與緯線圓周的比值乘以24，均為該地白晝時間，以演示計算實現地球上任意地點在任意時節的白晝時間。