KR19990068433A - 위도-경도측정가능한만국시계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위도 및 경도의 측정이 가능한 만국시계에 관한 것으로서, 날자경계선이 표시된 원주상에 세계 주요 도시의 명칭, 눈금 및 경도를 그 도시의 경도에 따라 상대적 위치에 표시한 바닥판과; 24시간에 1회전하며, 말단부에는 중심에 대하여 동일한 각도로 24분할 눈금이 표시되어 있는 원형의 시판(時版)과; 24시간에 360.99°회전하며, 회전축에 북극성이 일치된 천구북극상의 주요 별자리 또는 회전축에 천의 남극이 일치된 천구북극상의 주요 별자리가 적위를 표시하는 동심원과 함께 표시되고, 각 동심원상에는 그 동심원의 적위 또는 90°에서 동심원의 적위를 뺀 수치가 기록되어 있는 원형의 별판;을 포함하는 시계로서, 상기 각 판은 동축상을 회전하며, 시계판이 회전하여 시각을 표시하고 별판은 실제 천구의 회전속도와 일치하여 회전하는 시계이다.

본 발명의 시계는 만국시계로 활용할 수 있을 뿐 아니라 주야를 불문하고 천구의 회전을 간접적으로 관찰할 수 있으며, 미지의 지점의 위도, 경도 및 현지시각을 정확하고도 용이하게 파악할 수 있게 한다.

Description

위도-경도 측정가능한 만국 시계{Universal Clock From Which Lattitude And Longitude Can Be Determined}

본 발명은 위도 및 경도의 측정이 가능한 만국시계에 관한 것으로서, 미지의 곳에서도 그 곳의 위도, 경도 및 현지시각을 정확히 파악할 수 있는 시계에 관한 것이다.

경우에 따라서는 시계 이외에 특별한 측정도구도 없이 지구상에서 자신이 어느 위치에 있는지, 또 그 지점의 현재시각은 몇 시인지를 알아야만 할 때가 있다. 예컨데 망망대해에서 난파되거나 깊은 오지에 낙오된 경우가 그러하다. 이때 이를 측정하는 것으로서 다음과 같은 방법이 알려져 있다. 그러나 이 방법을 적용하기 위해서는 자신의 시계가 맞추어져 있던 지역과 그리니치 표준시와의 차이를 정확하게 기억하고 있어야만 한다.

먼저, 직각, 45° 및 22.5°를 나타내는 간단한 각도기는 쉽게 만들 수 있으므로 이들을 이용하여 지평선과 현 지점과 북극성 사이의 각도 즉, 북극성의 고도를 측정한다. 만일 남반구라면 천구남극을 나타내는 별의 고도를 측정한다. 어떤 지점에서의 북극성의 고도는 그 지점의 북위와 일치하고, 천구남극의 고도는 그 지점의 남위와 일치하므로 그 지점의 위도를 결정할 수 있다.

다음, 시계를 이용하여 그날의 일출과 일물시각을 측정하여 낮의 길이를 정하고, 낮의 길이의 1/2을 일출시각에 더하여 태양의 남중시각을 결정한다. 그 지점의 태양 남중시각을 그리니치 표준시로 전환하고 이 값에서 그 위치에 태양이 남중한 시각 즉, 12시간을 뺀다. 이 시간값에 15°/시간을 곱하면 그 지점의 경도를 알 수 있다.

이상과 같이 통상의 시계를 이용하여 미지의 지점의 위도, 경도 및 현지시각을 알아낼 수 있지만, 이 방법은 시계가 맞추어져 있던 지역과 그리니치 표준시와의 차이를 정확하게 기억하고 있어야만 하는 점, 북극성의 고도를 정확히 측정할 수 없다는 점, 복잡한 계산이 수반된다는 점에서 적용하기에는 난점이 있고, 특히 비상시에는 거의 활용할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 소지가 용이하면서도 별도의 조작이나 복잡한 계산없이 즉시에 미지의 지점의 위도, 경도 및 현지시각을 즉석에서 알 수 있는 새로운 기능의 만국시계를 제공하고자 한다.

도 1은 본 발명에 의한 시계에서 각 시계판의 조합관계를 나타내는 일례.

도 2는 본 발명의 시계에서 각 시계판의 조합관계를 나타내는 또 다른 예.

도 3은 본 발명의 시계에 적용될 수 있는 바닥판의 일례.

***** 주요 도면부호의 설명 *****

1. 바닥판 2. 시판 3. 별판

4. 분판 5. 시각판독선

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시계는, 날자경계선이 표시된 원주상에 세계 주요 도시의 명칭, 눈금 및 경도를 그 도시의 경도에 따라 상대적 위치에 표시한 바닥판(1)과; 24시간에 1회전하며, 말단부에는 중심에 대하여 동일한 각도로 24분할 눈금이 표시되어 있는 원형의 시판(時版)(2)과; 24시간에 360.99°회전하며, 회전축에 북극성이 일치된 천구북극상의 주요 별자리 또는 회전축에 천의 남극이 일치된 천구북극상의 주요 별자리가 적위를 표시하는 동심원과 함께 표시되고, 각 동심원상에는 그 동심원의 적위 또는 90°에서 동심원의 적위를 뺀 수치가 기록되어 있는 원형의 별판(3);을 포함하는 시계로서, 상기 각 판은 동축상을 회전하며, 시계판이 회전하여 시각을 표시하고 별판(3)은 실제 천구의 회전속도와 일치하여 회전하는 시계이다.

본 발명에 의한 시계에는 1시간에 1회전하며, 말단부에는 중심에 대하여 동일한 각도로 12분할 눈금이 표시되어 있는 원형의 분판(分板)(4)이 추가될 수도 있다.

본 발명의 시계는 시침, 분침, 초침 등의 시계바늘을 구비하며, 시계판이 12개로 분할되어 있어 시침이 1일에 2회전, 분침이 1시간에 24회전, 초침이 1분에 1회전하면서 시각을 표시하는 통상의 시계와는 달리 시계바늘이 없고, 시계바늘이 회전하는 대신 24개로 분할표시된 시판(2)이 1일에 1회전 하면서 특정 시각의 시(時)를, 12개로 분할표시된 분판(4)이 1시간에 1회전하면서 특정 시각의 분(分)을 나타내게 된다. 특정 시각은 시계 케이스 또는 유리덮개상에 표시된 시각판독선(5)에 일치하는 시판(2) 상의 숫자와 분판(4)상의 숫자를 판독하여 알 수 있다. 이때 각 분할표시의 사이에는 필요에 따라 세분화된 분할선을 표시하여 시판(2)만으로도 특정 시각의 분을 판단하거나, 분을 정확히 판독하게 할 수도 있다.

본 발명의 시판(2)의 각 분할표시 또는 분할표시의 사이에는 0에서 24까지의 숫자, 또는 0에서 12와 연속해서 1에서 11까지를 표시할 수 있으며, 오전오후를 나타내도록 0에서 12와 1에서 11까지를 서로 다른 색상으로 표시할 수 있다. 또한 숫자 12 대신에 태양을 표시하는 붉은 점을 표시함으로써 태양이 남중한 즉, 정오인 지역을 즉석에서 알아보게 할 수도 있다. 시판(2)의 회전은 아날로그식으로 연속하여 회전하거나 디지탈 식으로 1시간에 1칸씩 회전하게 할 수 있다. 본 발명의 분판(4)의 각 분할표시에는 편의에 따라 0. 10. 20, ..., 50의 숫자 또는 0, 15, 30, 45의 숫자를 표시하여 분을 나타낼 수 있다.

본 명세서에서 '시계방향' 및 '반시계방향'이란 각각 통상의 시계에서 시계침이 회전하는 방향 및 그 반대방향을 의미하는 것으로 한다.

본 발명의 시판(2) 및 분판(4)의 회전방향은 임의로 정할 수 있는데, 다만 각 판이 반시계방향으로 회전하는 경우 시간 및 분의 표시 숫자의 순서는 시계방향으로, 각 판이 시계방향으로 회전하는 경우 시간 및 분의 표시 순서는 반시계방향으로 나타낸다. 따라서 본 발명에서 시계의 시판(2) 및 분판(4)은 동시에 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하게 할 수도 있고, 시판(2)과 분판(4)이 서로 반대방향으로 회전하게 할 수도 있다. 다만, 시판(2)이 반시계방향으로 회전하는 경우 상기 바닥판(1)의 각 도시는 서쪽에 위치한 것이 원주상의 반시계방향으로 배치되며, 시판(2)이 시계방향으로 회전하는 경우 서쪽에 위치한 도시가 원주상의 시계방향으로 배치되도록 해야 한다.

또한 본 발명의 시판(2)은 분판(4)보다 클 수도 있고, 작을 수도 있으며, 바닥판(1)은 상기 시판(2) 또는 분판(4)보다 작아 시판(2) 또는 분판(4)의 내부에 위치할 수 있지만, 최외곽에 위치하는 것이 바람직하며, 별판(3)은 항상 시계판의 내부에 위치해야 한다.

본 발명에서 상기 별판(3)의 회전 속도는 다음과 같은 계산에 의해 도출된다.

하루 동안 지구는 약 0.99°(= 360°÷365일) 공전한다. 그 동안 지구는 1회 자전하는데, 태양을 중심으로 보면 약 0.99°만큼 더 진행해야 1자전하게 된다. 그러므로 항성에 대해서 1자전하는 시간은 태양에 대하여 1자전하는 시간보다 약 3.9분(= 0.99°× 60분 ÷ 15°) 빠른 것이다. 따라서 밤하늘의 천체는 매일 약 3.9분씩 일찍 떠서 일찍 지게 된다. 이러한 계산에 의해 별판(3)의 회전속도는 24시간에 360.99°회전으로 정해 지며, 본 발명의 시계가 작동하는 경우 별이 빨리 떠서 빨리지는 현상이 별판(3)의 회전에 의해 정확하게 표현된다.

본 발명에서의 바닥판(1)은 고정되어 있을 수도 있고 조작에 의해 회전될 수도 있는데, 회전하는 경우에는 상기 시판(2) 및 별판(3)과 연동하여 정확하게 같은 각도로 회전되도록 한다. 바닥판(1)에 표시된 주요도시에서의 현재 분(分)은 항상 일정하므로 분판(4)은 바닥판(1)과는 연동되지 않는다.

한편, 천구북극(또는 남극)에 대하여 별판이 어느 정도의 각도로 회전한 상태인지를 정확하게 비교할 수 있도록 본 발명의 바닥판의 각 눈금선은 바닥판의 중심까지 연장되고, 각 눈금선에는 0°를 중심으로 각각 동경 및 서경 경도를 표시하는 것이 바람직하다(도 3).

본 명세서에서는 각 판의 형상구조와 회전속도 만을 설명하고 있지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식인이라면 본 명세서의 기재사항에 이해 본 발명의 시계를 용이하게 구현할 수 있을 것이다. 즉, 본 발명의 시계는 구동장치와 특정 회전비를 갖는 톱니의 조합에 의한 기계적 방식에 의해 가능할 뿐 아니라, 전자적 방식에 의해 액정 또는 모니터 등 표시장치를 통해 이루어질 수도 있을 것이다.

이하 상기와 같이 구성되는 본 발명의 시계로부터 미지의 지점의 위도, 경도 및 현지시각을 판독하는 방법을 설명한다. 설명의 편의를 위하여 본 발명의 시계에서 각 판은 반시계방향으로 회전하며, 외곽으로부터 바닥판(1), 시판(2), 분판(4) 및 별판(3) 순으로 배치된다(도에서 분판(4)의 표시는 생략함).

먼저 시판(2) 및 분판(4)을 조정하여 특정 도시, 예를 들면 서울과 동경의 현재 시각을 상기 바닥판(1)의 서울·동경 눈금에 맞춘다. 이 상태에서 시판(2), 분판(4)은 각각 정해진 회전속도로 회전하면서 바닥판(1)에 표시된 눈금에 해당하는 각 도시의 현재의 시각을 표시하게 된다. 따라서 본 발명의 시계 사용자는 아무런 조작없이 세계 주요 도시의 현재시각을 즉석에서 확인할 수 있다. 만일 사용자가 서울에서 미국 시애틀로 이동한 경우 시애틀의 현지시각은 바로 시애틀에 대응하는 바닥판(1)의 눈금이 가리키는 시각이므로 별도의 조작을 할 필요가 없다. 다만, 시각적 편의를 위해 바닥판(1)을 시판(2)과 함께 시애틀에 대응하는 눈금이 0-시 방향을 향하도록 회전시키는 것은 가능하다. 여기에서 '0-시 방향'은 본 발명의 시계가 지시하는 방향이 아니라 통상 사용되는 1일 2회전식 시계가 지시하는 방향을 의미한다.

한편, 특정 위도에서 주극성(천구를 회전하는 동안 지평선 아래로 지지 않는 별)은 계절에 관계없이 일정하며 상기 별판(3)에서 특정 동심원내에 표시된다. 따라서 실제 밤하늘의 북쪽 지평선 바로 위의 별을 상기 별판(3)에서 찾으면 그 별의 적위(= 90°- 위도)를 알 수 있다. 역으로 특정 지점의 북쪽 지평선 바로 위에 위치한 별의 적위로부터 그 지점의 위도를 계산할 수 있다. 만일 특정 지점에서 북쪽 지평선 바로 위에 별이 없거나, 별이 있어더 별판(3)상의 어떤 별인지 확인할 수 없는 경우에는 북극성과 대표적인 별자리인 북두칠성(또는 카시오페아)와의 거리와 북극성과 북쪽 지평선과의 거리비를 결정하고, 상기 별판(3)에서 북극성과 북두칠성(또는 카시오페아)와의 거리에 대하여 상기 결정한 거리비에 해당하는 동심원을 정하여 적위 또는 그 지점의 위도를 결정할 수도 있다. 본 발명의 별판(3)에서 동심원상에는 위도표시를 할 수도 있고 적위표시를 그대로 둘 수도 있다.

이상과 같이 미지의 지점의 위도를 비교적 정확하게 결정할 수 있으며, 그 지점의 경도와 현지시각은 다음과 같은 방법으로 확인한다.

미지의 지점에서 천구의 북쪽을 바라보면서 별판(3)상의 별자리도와 비교한다. 한 시점(時點)에서 천체는 항상 동일한 위치에 있으며 단지 관찰 위치에 따라 별자리의 위치가 변화된 것처럼 보일 뿐이며, 두 지점에서 관찰되는 천구의 북쪽 별자리는 두 지점의 경도차에 비례하여 회전된 상태로 보인다. 예를 들면, 동경120°인 홍콩에서 북두칠성의 α별이 천구좌표 상에서 서쪽으로 45°의 위치에서 발견되는 경우 동경150°인 괌(Guam)에서는 홍콩에서 본 45°에 홍콩과 괌의 경도차이인 +30°를 더한 서쪽으로 75°위치에서 북두칠성의 α별을 관찰할 수 있다. 이러한 차이는 천구 자체가 회전한 것이 아니라 천구를 관찰하는 지점의 경도차이에 기인한 것이다. 이에 대한 일반식은,

S2 = S1 - (E2 - E1)

(여기서 S2는 별판(3)의 회전정도로 표시되는 미지의 지점에서의 별자리 위치; S1는 별판(3)의 회전정도로 표시되는 특정 지점에서의 별자리 위치; E2는 미지의 지점의 동경경도; E1는 특정 지점의 동경경도, 각각은 동쪽 방향 즉, 반시계방향이 + 방향임)로 나타낼 수 있으므로, 미지의 지점의 동경경도는

E2 = E1 - (S2 - S1)

이며, 여기서 (S2 - S1)는 미지의 지점과 특정 지점에서 관측된 별자리의 회전각도의 차이가 된다. 따라서 본 발명의 시계에서 특정 지점에서의 별자리 위치 및 동경경도는 시계에 그대로 나타나 있으므로 미지의 지점에서 별판(3)상의 별자리도에 비해 실제 별자리가 어느 방향으로 어느 정도 회전한 상황인지 즉, 미지의 지점에서의 별판(3)의 회전정도를 알면 그 지점의 경도를 알 수 있고, 그 경도눈금과 일치하는 시판(2) 및 분판(4)을 읽음으로써 현지시각을 알 수 있는 것이다. 실제로 본 발명의 시계에서는 상기 회전정도에 대응되는 바닥판(1) 눈금의 경도 및 시간이 미지의 지점의 경도 및 현지시각이 된다.

본 발명의 시계에는 별판(3)상의 별자리도와 실제 별자리와의 각도를 정확하게 파악하기 위하여, 그 형상과 크기 및 회전축이 상기 별판(3)과 동일하고 임의로 회전시킬 수 있는 제2별판(3)이 추가될 수도 있다. 이용자는 제2별판(3)을 관측지점에서의 천체 별자리와 일치시킴으로써 별판(3)과 제2별판(3)의 회전각을 보다 정확하고 용이하게 정할 수 있다.

본 발명의 시계는 날자경계선이 표시된 원주상에 세계 주요 도시의 명칭, 눈금 및 경도를 그 도시의 경도에 따라 상대적 위치에 표시한 바닥판(1)과 24시간에 1회전하는 시판(2)(時版)과 실제 천구의 운동을 정확히 반영하는 별판(3)을 포함함으로써 만국시계로 활용할 수 있을 뿐 아니라 주야를 불문하고 천구의 회전을 간접적으로 관찰할 수 있으며, 미지의 지점의 위도, 경도 및 현지시각을 정확하고도 용이하게 파악할 수 있게 한다.

Claims (4)

1. 시계판이 회전하여 시각을 표시하는 시계에 있어서,

   날자경계선이 표시된 원주상에 세계 주요 도시의 명칭, 눈금 및 경도를 그 도시의 경도에 따라 상대적 위치에 표시한 바닥판(1);

   24시간에 1회전하며, 말단부에는 중심에 대하여 동일한 각도로 24분할 눈금이 표시되어 있는 원형의 시판(2);

   24시간에 360.99°회전하며, 회전축에 북극성이 일치된 천구북극상의 주요 별자리 또는 회전축에 천의 남극이 일치된 천구북극상의 주요 별자리가 적위를 표시하는 동심원과 함께 표시되고, 각 동심원상에는 그 동심원의 적위 또는 90°에서 동심원의 적위를 뺀 수치가 기록되어 있는 원형의 별판(3);을 포함하며, 상기 각 판은 동축상을 회전하는 것을 특징으로 하는 시계.
2. 제 1 항에 있어서,

   1시간에 1회전하며, 말단부에는 중심에 대하여 동일한 각도로 12분할 눈금이 표시되어 있는 원형의 분판(4)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시계.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   임의로 회전시킬 수 있으며, 그 형상과 크기 및 회전축이 상기 별판(3)과 동일한 제2별판(3)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시계.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 시계판의 회전은 기계적 또는 전자적 방식에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 시계.