CN102494664B - 太阳方位测量仪及其测量方法 - Google Patents

Abstract

一种太阳方位测量仪，包括呈拱形的外壳，其是外壳的下部悬空设置有工作平台，工作平台上设置有可依外壳的拱形方向左右摆动的测量机构。测量机构包括左右摆动连接在工作平台上的测量管。工作平台上还设置有可调节外壳水平的调平机构，及可指示外壳方位的指示机构。其测量方法，其为：一、通过指示机构辅助把外壳的拱形部调整成南北走向；二、通过调节调平机构使工作平台水平；三、使太阳光穿透测量管并射至工作平台所在位置的地面或水平面；四、微调测量管的摆动角度，然后读出测量管所测出的度数。本发明可在地球广泛地区准确测量太阳直射角度，并可通过计算还原实时赤道上的太阳直射角度，可测绘出地球在公转轨道上的实时姿态，有助天文学快速发展。

Description

太阳方位测量仪及其测量方法

技术领域

本发明涉及一种太阳方位测量仪及其测量方法。

背景技术

太阳每时每刻都有一个直射点在南回归线与北回归线之间，高纬度地区是看不见的，利用人类在地球上对日、月、星观测特征和规律。世界各地天文观测看到太阳角度，星球角度都不相同，没有一个统一标准，不利天文学发展，地球赤道是世界上最好的天文观测地点，在赤道建造一个大型地球仪，地球仪南极向南，地球仪北极向北，与地面平行，地球仪赤道垂直地球赤道，就形成了地球与地球仪连串，地球仪赤道垂直地球赤道形成了一条直线，地球仪的经度与测量点经度一致，太阳直射到地球仪上每一个位置，等于太阳直射到地球上那一个位置，从而读出准确的太阳直射角度数。但是，位于赤道上的陆地并不多，上述构想对于很多研究人员而言并不可行。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、可在地球广泛地区准确测量太阳直射角的太阳方位测量仪的测量方法，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种太阳方位测量仪，包括呈拱形的外壳，其结构特征是外壳的下部悬空设置有工作平台，工作平台上设置有可依外壳的拱形方向左右摆动的测量机构。

所述测量机构包括左右摆动连接在工作平台几何中心上的中空测量管，外壳的拱形部上对应测量管的摆动幅度开有测量管槽，测量管槽的开口为0～120度；测量管的顶部穿出测量管槽，底部穿出工作平台，外壳的侧部对应测量管的摆动幅度还设置有刻度尺。

所述测量管对应管身的中线标有刻度线，且通过万向铰或单向铰铰接在工作平台上。

所述测量管与工作平台之间还连接有支撑杆，所述支撑杆为液压支撑杆或螺纹支撑杆。

所述工作平台上还设置有可调节外壳水平的调平机构，及可指示外壳方位的指示机构。

所述调平机构包括分别设置在工作平台的横向和竖向方向上的水平尺，及设置在外壳底部的高度调节脚；所述指示机构为设置在工作平台中部或周边位置的指南针。

所述高度调节脚为螺纹高度调节脚或液压高度调节脚。

一种太阳方位测量仪的测量方法，其为：

一、通过指南针辅助把外壳的拱形部调整成南北走向，使测量管左右摆动方向同为南北走向；

二、通过调节各高度调节脚并通过两水平尺的辅助，使外壳的工作平台水平；

三、朝太阳直射的大致方向摆动测量管，使太阳光穿透测量管并射至工作平台所在位置的地面或水平面；

四、微调测量管的摆动角度，使太阳射至工作平台所在位置的地面或水平面所造成的太阳光斑点的面积最大，然后通过测量管的刻度线所处刻度尺的位置读出测量管所测出的度数。

本发明可在地球广泛地区准确测量太阳直射角度，并可通过计算还原实时赤道上的太阳直射角度，其结构简单合理、操作简便，可测绘出地球在公转轨道上的实时姿态，改变天文学依靠假设的局面，改变了恒星年天文学使用，太阳年历法使用，一个地球行走两条轨道的错误假设，地球在地球公转轨道只有一条太阳年的回归轨道，有助天文学快速发展。

附图说明

图1为本发明一实施例的立体图。

图2为图1的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图1-图2，太阳方位测量仪，包括呈拱形的外壳1，其外壳1的下部悬空设置有工作平台1.4，工作平台1.4上设置有可依外壳1的拱形方向左右摆动的测量机构。

测量机构包括左右摆动连接在工作平台1.4几何中心上的中空测量管2，外壳1的拱形部上对应测量管2的摆动幅度开有测量管槽1.1，测量管槽1.1的开口为0～120度；测量管2的顶部穿出测量管槽1.1，底部穿出工作平台1.4，外壳1的侧部对应测量管2的摆动幅度还设置有刻度尺1.3。测量管2对应管身的中线标有刻度线2.1，且通过万向铰3或单向铰铰接在工作平台1.4上。测量管2与工作平台1.4之间还连接有支撑杆4，所述支撑杆4为液压支撑杆(或螺纹支撑杆)。

工作平台1.4上还设置有可调节外壳1水平的调平机构，及可指示外壳1方位的指示机构。调平机构包括分别设置在工作平台1.4的横向和竖向方向上的水平尺5，及设置在外壳1底部的高度调节脚；指示机构为设置在工作平台1.4中部或周边位置的指南针6。高度调节脚为螺纹高度调节脚1.2(或液压高度调节脚)。

一种太阳方位测量仪的测量方法，其为：

一、通过指南针6辅助把外壳1的拱形部调整成南北走向，使测量管2左右摆动方向同为南北走向；

二、通过调节各高度调节脚并通过两水平尺5的辅助，使外壳1的工作平台1.4水平；

三、朝太阳直射的大致方向摆动测量管2，使太阳光穿透测量管2并射至工作平台1.4所在位置的地面或水平面；

四、微调测量管2的摆动角度，使太阳射至工作平台1.4所在位置的地面或水平面所造成的太阳光斑点的面积最大，然后通过测量管2的刻度线2.1所处刻度尺1.3的位置读出测量管2所测出的度数。

太阳方位测量仪位于赤道时：

春分日进行测量时，把测量管2摆到垂直，中午太阳光通过测量管2内照到地面成一个光圈，这时太阳就直射到测量点上，太阳直射角度为90°。夏至日进行测量时，把测量管2摆到北66°34′，中午太阳光通过测量管2内照到地面成一个光圈，这时太阳就直射到测量点同一经度的北回归线上，太阳直射角度为北66°34′。秋分日进行测量时，把测量管2摆到垂直，中午太阳光通过测量管2内照到地面成一个光圈，这时太阳就直射到测量点上，太阳直射角度为90°。冬至日进行测量时，把测量管2摆到南66°34′，中午太阳光通过测量管2内照到地面成一个光圈，这时太阳就直射到测量点同一经度的南回归线上。太阳直射角度为南66°34′。

从而可知测量管2摆到中午太阳光通过测量管2内照到地面成一个最大光圈，其刻度线2.1所处的刻度尺1.3度数就是太阳直射角度。

太阳方位测量仪不是位于赤道时：

根据地球的测量规律，测量点从赤道往北移位一度，中午太阳高度就下降一度，测量点从赤道往北移位十度，中午太阳高度就下降十度。由此可知，在非赤道地区测量得出的太阳直射角度可转化成赤道地区测量得出的太阳直射角度，但必须先查实测试地的坐标纬度。

测试地实时太阳直射角度(春分日)＝90°-坐标纬度。

测量点实时太阳直射角度(夏至日)＝90°-坐标纬度+23°26′。

测量点实时太阳直射角度(秋分日)＝90°-坐标纬度。

测量点实时太阳直射角度(冬至日)＝90°-坐标纬度-23°26′。

春分日进行测量时，把测量管2摆到刻度尺1.3上90°-坐标纬度的位置，中午太阳光通过测量管2内照到地面成一个光圈，此时得出的太阳照射角度经过转化，就可得出太阳直射赤道的角度。夏至日进行测量时，把测量管2摆到刻度尺1.3上90°-坐标纬度+23°26′的位置，中午太阳光通过测量管2内照到地面成一个光圈，此时得出的太阳照射角度经过转化，就可得出太阳直射北回归线的角度。秋分日进行测量时，把测量管2摆到刻度尺1.3上90°-坐标纬度的位置，中午太阳光通过测量管2内照到地面成一个光圈，此时得出的太阳照射角度经过转化，就可得出太阳直射赤道的角度。冬至日进行测量时，把测量管2摆到刻度尺1.3上90°-坐标纬度-23°26′的位置，中午太阳光通过测量管2内照到地面成一个光圈，此时得出的太阳照射角度经过转化，就可得出太阳直射南回归线的角度。

本发明通过调节测量管2的角度，即可测量出太阳直射在该位置的角度，通过计算可得出其与该位置的纬度相同。

用测量点实时太阳直射角度还原赤道太阳直射角度的计算公式：

春分日测量点实时太阳直射角度+坐标纬度。

夏至日测量点实时太阳直射角度+坐标纬度。

秋分日测量点实时太阳直射角度+坐标纬度。

冬至日测量点实时太阳直射角度+坐标纬度。

任一天测量点实时太阳直射角度+坐标纬度。

显示出在赤道测量太阳直射来回摆动的回归线路，太阳每一天直射到测量点同一经度地球纬度，计算公式：

春分日至秋分日时段每一天测量点实时太阳直射角度+坐标纬度。-90°。(北纬)

秋分日至春分日时段90°-每一天测量点实时太阳直射角度+坐标纬度。(南纬)

本发明的测量管槽1.1的开口为0～120度，因此，测量管2的摆动幅度最大为0～120度，根据上述计算公式的范围可以得知，本发明可适用于地球上的高纬度地区，如北纬66度，南纬66度。

使用本发明(太阳方位测量仪)，可测绘出地球在公转轨道上的实时姿态，改变天文学依靠假设的局面，改变了恒星年天文学使用，太阳年历法使用，一个地球行走两条轨道的错误假设，地球在地球公转轨道只有一条太阳年的回归轨道，有助天文学快速发展。

Claims (7)

1.一种太阳方位测量仪，包括呈拱形的外壳(1)，其特征是外壳(1)的下部悬空设置有工作平台(1.4)，工作平台(1.4)上设置有可依外壳(1)的拱形方向左右摆动的测量机构；

所述测量机构包括左右摆动连接在工作平台(1.4)几何中心上的中空测量管(2)，外壳(1)的拱形部上对应测量管(2)的摆动幅度开有测量管槽(1.1)，测量管槽(1.1)的开口为0～120度；测量管(2)的顶部穿出测量管槽(1.1)，底部穿出工作平台(1.4)，外壳(1)的侧部对应测量管(2)的摆动幅度还设置有刻度尺(1.3)。

2.根据权利要求1所述的太阳方位测量仪，其特征是所述测量管(2)对应管身的中线标有刻度线(2.1)，且通过万向铰(3)或单向铰铰接在工作平台(1.4)上。

3.根据权利要求2所述的太阳方位测量仪，其特征是所述测量管(2)与工作平台(1.4)之间还连接有支撑杆(4)，所述支撑杆(4)为液压支撑杆或螺纹支撑杆。

4.根据权利要求1-3任一项所述的太阳方位测量仪，其特征是所述工作平台(1.4)上还设置有可调节外壳(1)水平的调平机构，及可指示外壳(1)方位的指示机构。

5.根据权利要求4所述的太阳方位测量仪，其特征是所述调平机构包括分别设置在工作平台(1.4)的横向和竖向方向上的水平尺(5)，及设置在外壳(1)底部的高度调节脚；所述指示机构为设置在工作平台(1.4)中部或周边位置的指南针(6)。

6.根据权利要求5所述的太阳方位测量仪，其特征是所述高度调节脚为螺纹高度调节脚(1.2)或液压高度调节脚。

7.根据权利要求6所述的一种太阳方位测量仪的测量方法，其特征是：

一、通过指南针(6)辅助把外壳(1)的拱形部调整成南北走向，使测量管(2)左右摆动方向同为南北走向；

二、通过调节各高度调节脚并通过两水平尺(5)的辅助，使外壳(1)的工作平台(1.4)水平；

三、朝太阳直射的大致方向摆动测量管(2)，使太阳光穿透测量管(2)并射至工作平台(1.4)所在位置的地面或水平面；

四、微调测量管(2)的摆动角度，使太阳射至工作平台(1.4)所在位置的地面或水平面所造成的太阳光斑点的面积最大，然后通过测量管(2)的刻度线(2.1)所处刻度尺(1.3)的位置读出测量管(2)所测出的度数。

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