CN108389501A - 一种便于教学演示的晨昏圈地球仪 - Google Patents

Abstract

一种便于教学演示的晨昏圈地球仪，目的是形象直观，演示功能多；本发明包括晨昏圈、地球体及球体轴、中心轴及连接片、太阳直射点装置及太阳直射点支架、转柄、防滑圈和底座；太阳直射点支架一端装于晨线中点处，直射点支架另一端装有太阳直射点装置；地球体装在球体轴上，中心轴位于转柄内中心，中心轴穿过底座中心并固定在底座上；晨昏圈固定安装在转柄上，转柄放在底座上，地球体表面赤道处设有时间刻度环；地球仪直射点装置包括LED光源、凹面反射镜、外包壳、电源、开关及连接导线；LED光源位于凹面反射镜焦点位置，外包壳包在LED光源及凹面反射镜外面，外包壳在靠近地球体表面一侧设有出光孔，电源、开关与LED光源之间通过导线连接。

Description

一种便于教学演示的晨昏圈地球仪

技术领域

本发明涉及一种教学仪器地球仪的改进。

背景技术

地球仪是一种常见的教学仪器，现有的传统地球仪无论其外观造型如何变化，其基本结构都是“球体+支架”，这导致了传统地球仪在功能上的单一，只能演示地球绕地轴自转，而对由于地球运动所产生的一系列自然现象，如：昼夜的形成与更替、昼夜长短的变化、极昼、极夜的形成、黄赤交角、太阳直射点的回归运动、南、北半球季节的差异、五带的划分、四季的形成以及如何演示与地球同步运行、地球上任何一个地方的日出日落时间等，传统地球仪都无法演示。要想正确演示出上述地球运动所产生的一系列自然现象，必须首先具备两个基本条件：一是能够形成黄赤交角，二是晨昏圈能够相对地球体转动。而现有的改进型晨昏圈地球仪由于将装有直射点的连杆安装在“晨昏圈与地球体上赤道所在平面相交处”，从而使直射点连杆所处平面与地球体赤道平面重合而无法形成黄赤交角；把 “小支架”与晨昏圈一起都固定连接在了转柄上，由于地球体也装在“小支架”上，这样导致晨昏圈无法与地球体发生相对运动，因此无法演示出上述地球运动所产生的一系列自然现象。

还有一些地球仪晨昏圈既没有晨线与昏线的区分，而且把 “连接片”与晨昏圈一起都安装在了转柄上，由于装有地球体的“地球轴”也装在“连接片”上，因此导致晨昏圈同样无法与地球体发生相对运动，也就无法演示出上述地球运动所产生的一系列自然现象。还有的地球仪月份刻度环设计得太过粗略，只有月份没有日期，因而不能精准地定位地球运行状态，转柄下端的月份指针或标记线位置不明确，很容易造成生产装配过程中的混乱，导致演示结果出现误差，甚至出现相反的结果。球体与晨昏圈相对位置及球体倾斜度不够明确，容易造成生产装配中的盲目性和随意性。有些地球仪球体赤道附近用以定位地球运行状态的时间刻度直接标注在球体上面，这样只能通过一个时区来定位地球运行状态，如果要通过其它时区进行定位，只能更换球体，并对球体再重新进行标注，而且是需要几个时区定位，就得更换几次球体，并标注几次，这样既造成了资源的浪费，也不利于环保。还有些地球仪晨昏圈本身设计成太过细小的圆环状，实践证明这种设计在模具成型生产过程中很容易变形，而且在运输过程中也容易断裂；晨昏圈与直射点连杆或支架间又采用“插口”式或“关节”式装配连接，再加上这些地球仪内部没有设计定位装置，往往很容易导致较大误差的出现，根本无法保证演示结果的准确度。大部分地球仪上都未设计太阳直射点光照装置，无法将太阳直射线的有关现象演示的更加形象逼真。

发明内容

本发明的目的是克服上述已有技术的不足，提供一种形象直观、功能多样且能准确演示地球运动及其一系列自然现象、且结实耐用的一种便于教学演示的晨昏圈地球仪。

本发明包括晨昏圈、地球体及球体轴、中心轴及连接片、太阳直射点装置及太阳直射点支架、转柄、防滑圈和底座。晨昏圈的上、下两端中心处刻有沿地球仪中心轴线的晨昏圈分界标识线，该标识线将晨昏圈分成晨线与昏线两个半圆环。太阳直射点支架一端固定于晨昏圈晨线中点处，且支架平面与晨昏圈平面相垂直，支架圆弧度与地球体相同，球体轴与中心轴线成23.5⁰夹角，这样直射点支架所处平面就与地球体赤道平面形成一个23.5⁰的夹角，使得直射点支架所处平面符合黄道面的特征，从而形成一个由直射点支架所处平面（黄道面）与地球体赤道平面构成的黄赤交角，直射点支架为1/4圆环，直射点支架另一端装有太阳直射点装置。为了减少误差，晨昏圈与太阳直射点支架采用模具一次成型工艺制成一个整体结构，二者弧度相同，太阳直射点支架从晨昏圈一端到太阳直射点装置一端逐渐由粗变细，这样既美观又能更好地突出太阳直射点装置。

晨昏圈固定安装在转柄上，球体轴、联接片及地球仪中心轴三者也是通过模具一次成型工艺制成一个无联接点的整体结构，地球体装在球体轴上，并可绕球体轴随意转动；中心轴位于转柄内中心位置，中心轴下端套有螺口，中心轴穿过底座中心并通过螺母固定在底座上，转柄上方外圈设有防滑圈，晨昏圈通过转柄防滑圈可随转柄绕中心轴相对底座及球体随意转动，从而使晨昏圈能够相对地球体发生运动。

转柄位于底座上，转柄与底座之间不固定，可以自由转动；转柄下方接近底座处设有一个月份及日期指针，该指针与晨昏圈在同一平面内且位于昏线一侧，用以指示月份及日期刻度环上的日期以定位地球运行状态。底座上围绕转柄有一月份及日期刻度环，刻度环上有一年中的月份和日期及二十四节气的二分点和二至点，通过月份及日期刻度环上的月份和日期可以精准定位地球在某月某日的运行状态。

地球体表面赤道附近设有用来定位地球运行状态的时间刻度环，刻度环上的24小时时间刻度是沿着地球体表面赤道一圈均匀分布的，该处的时间刻度不是固定的直接标注在地球球体表面上的。时间刻度环是相对球体可以拆卸的印有24小时时间刻度的一次性使用的胶带，或是可套在地球体表面赤道处的硬质材料，通过24小时时间刻度可以进一步精准定位地球在一天中几时几分的运行状态。如需要以北京时间进行定位，则需将12时对准东八区所处中央经线；如需要以东京时间进行定位，则将12时对准东九区所处中央经线；如需要以堪培拉时间进行定位，则将12时对准东九区所处中央经线；以此类推。这样如需通过不同的时区来定位地球运行状态，可通过更换印有时间刻度的胶带或调整印有时间刻度的刻度环位置来实现，从而减少因更换球体造成资源浪费，也有利于环保。

球体轴顶端设有一球体卡帽，用来固定球体，防止球体脱出。球体轴与中心轴延长线成23.5⁰夹角，晨昏圈圆心与地球体球心重合且球体轴与中心轴线也相交于地球体球心处。

地球仪直射点装置包括LED光源、凹面反射镜、外包壳、电源、开关及连接导线；LED光源位于凹面反射镜焦点位置，外包壳包在LED光源及凹面反射镜外面，外包壳在对准地球体表面一侧设有一出光孔，LED光源发出的光经过凹面反射镜反射后形成不发散的平行直射光束从出光孔射向地球体表面，电源、开关设置在太阳直射点支架上靠近晨昏圈处，电源、开关与LED光源之间通过装在太阳直射点支架内的连接导线连接。这样就能将由于地球运动所产生的一系列自然现象中与太阳直射线变化相关的内容，如“太阳直射点的回归运动”、“五带的划分”等演示的更加形象逼真。

本发明与现有地球仪相比，功能多样，具有全能型演示功能，能将由于地球运动所产生的一系列自然现象直观形象地全部演示出来，而且还能将与太阳直射线变化相关的内容，如“太阳直射点的回归运动”、“五带的划分”等更加形象逼真地演示出来，且演示内容准确无误，由于采用整体性结构故结实耐用，适应性更广，更有利于教学使用，还有环保节约资源功效。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为图1中沿地球赤道线的南半球剖示图；

图中：1、晨昏圈，2、太阳直射点支架，3、太阳直射点装置，4、晨昏圈分界标识线，5、晨线，6、昏线，7、转柄防滑圈，8、转柄，9、月份及日期指针，10、月份及日期刻度环，11、底座，12、球体轴，13、联接片，14、地球体，15、时间刻度环，16、球体卡帽，17、外包壳，18、凹面反射镜，19、LED光源，20、出光孔，21、平行直射光束，22、开关，23、电源，24、连接导线。

具体实施方式

晨昏圈1上下两端正中位置上设有沿中轴线的晨昏圈分界标识线4，该标识线4将晨昏圈分为晨线5和昏线6两个半圆环，晨昏圈1与太阳直射点支架2采用模具一次注塑成型，构成的一个整体性结构，太阳直射点支架2一端位于晨昏圈1上晨线5的中点位置，另一端装有太阳直射点装置3，太阳直射点支架2所处的平面与晨昏圈1所处平面垂直。晨昏圈1装在转柄8上，转柄8底部接近底座11处设有一个月份及日期指针9，该指针9与晨昏圈1在同一平面内且位于昏线6一侧，转柄8位于底座11上，底座11上绕转柄8设有一个月份及日期刻度环10，月份及日期刻度环10上标有一年中的月份和日期及二分点、二至点。球体轴12与联接片13及位于转柄8内中心位置的中心轴采用模具一次成型，构成的一个整体结构，中心轴通过螺母与底座11固定连接，通过转柄8上的转柄防滑圈7，晨昏圈1可随转柄8绕中心轴相对底座11及地球体14随意转动。地球体14可绕球体轴12随意转动，时间刻度环15套在球体14的赤道附近。球体卡帽16套在球体轴12顶端。太阳直射点装置3 包括有LED光源19、凹面反射镜18、外包壳17、电源23、开关22及连接导线24；LED光源19位于凹面反射镜18焦点位置，外包壳17包在LED光源19及凹面反射镜18外面，外包壳17在对准地球体14表面一侧设有一出光孔20，LED光源19发出的光经过凹面反射镜18反射后形成不发散的平行直射光束21从出光孔20射向地球体14表面，电源23、开关22位于直射点支架2与晨昏圈1交界处背面。电源23、开关22与LED光源19之间通过装在太阳直射点支架2内的连接导线24连接。

Claims (7)

1.一种便于教学演示的晨昏圈地球仪，其特征是包括晨昏圈、地球体及球体轴、中心轴及连接片、太阳直射点装置及太阳直射点支架、转柄、防滑圈和底座；太阳直射点支架平面与晨昏圈平面相垂直，太阳直射点支架一端固定于晨昏圈晨线中点处，直射点支架另一端装有太阳直射点装置；晨昏圈与太阳直射点支架采用模具一次成型制成整体结构，二者弧度相同；球体轴、联接片及地球仪中心轴三者通过模具一次成型制成整体结构，地球体装在球体轴上，中心轴位于转柄内中心，中心轴下端套有螺口，中心轴穿过底座中心并固定在底座上；晨昏圈固定安装在转柄上，转柄放在底座上，中心轴与转柄之间、转柄与底座之间均不固定，在地球体表面赤道处设有相对地球体可以拆卸或转动的时间刻度环，时间刻度环上印有24小时时间刻度；地球仪直射点装置包括LED光源、凹面反射镜、外包壳、电源、开关及连接导线；LED光源位于凹面反射镜焦点位置，外包壳包在LED光源及凹面反射镜外面，外包壳上在靠近地球体表面一侧设有一出光孔，电源、开关设置在太阳直射点支架上靠近晨昏圈处，电源、开关与LED光源之间通过装在太阳直射点支架内的连接导线连接。

2.如权利要求1所述的便于教学演示的晨昏圈地球仪，其特征是转柄下方接近底座处设有一个月份及日期指针，该指针与晨昏圈在同一平面内且位于昏线一侧；底座上围绕转柄有一个月份及日期刻度环，月份及日期刻度环上标有一年中的月份和日期及二十四节气的二分点和二至点。

3.如权利要求1或2所述的便于教学演示的晨昏圈地球仪，其特征是球体轴顶端设有一用来固定球体的球体卡帽。

4.如权利要求1或2所述的便于教学演示的晨昏圈地球仪，其特征是球体轴与中心轴延长线成23.5⁰夹角，晨昏圈圆心与地球体球心重合且球体轴与中心轴线相交于地球体球心处。

5.如权利要求1或2所述的便于教学演示的晨昏圈地球仪，其特征是晨昏圈的上、下两端中心处沿地球仪中心轴线刻有晨昏圈分界标识线，该标识线将晨昏圈分成晨线与昏线两个半圆环。

6.如权利要求1或2所述的便于教学演示的晨昏圈地球仪，其特征是太阳直射点支架为1/4圆环，太阳直射点支架从晨昏圈一端到太阳直射点装置一端逐渐由粗变细。

7.如权利要求1或2所述的便于教学演示的晨昏圈地球仪，其特征是转柄上方外圈设有防滑圈。