TWI506603B - Three - dimensional stereoscopic motion of the moon - Google Patents

Description

月球視運動三維立體演示器

本發明係有關一種月球視運動三維立體演示器，用於對月球的視運動、月球的視位置、月出、月落的時間與方位角、以及月相等資料，進行三維立體的演示器材。

目前，若想得知一年四季之天文現象的變化，需仰賴長時間觀察及測量星體運轉的狀態，尤其是月球以農曆週期繞行於地球公轉，其月球位置每天皆有細微之差異，需定點定時以科學數據正確記載觀測月球與地面之仰角及方位角度，而若想明瞭南北緯度之不同地點造成各地月球位置之偏差，僅只能夠靠設立多觀測據點來觀測得知。

為此，許多教學者係為授課時能讓學習者更了解天體運行的狀態，故有月相觀測模擬儀，如中華民國專利公告號M352100之「月相盤之結構改良」，如第14圖所示，係一種月相盤之結構改良，其包含一適當處具有指示部之底板；一層疊於底板一面上之陰刻日期盤，其至少具有八個可分別與指示部對應之視窗部，且該陰刻日期盤之預定位置處係設有一太陽區；一層疊於陰刻日期盤一面上之時間盤，其周緣係環設有時間區，且鄰近時間區之位置處係設有方位區，並於該時間盤之中央處設有一觀測位置標示區；以及一活動結合底板、陰刻日期盤與時間盤之接合單元。

上述之月相盤，雖可作為月相盈虧之操作顯示，但由於該月 相盤僅係由疊底板、陰刻日期盤、時間盤與接合單元之配合所構成，只可依據觀看者與月球之位置表現出各種月相盈虧之現象，而無法使觀察者於地球上任意經緯度、日期、時間、季節，進行對於月球之月出、月落與方位角，進行實地觀測或模擬預測。

又，現今教學者所使用之月相觀測模擬儀，為僅設定該觀測地區之經緯度或僅設定經緯度與觀測時間來獲悉月球位置之方位角及高度角之數據，但其獲悉之數據並不精確，無法正確得到觀測地點與月球之對應位置。

有鑑於此，本發明人係研究地球上不同緯度地區、每年不同季節以及每天不同時間的月球軌跡後，發現月球之運行軌道係有一定之變化規律，利用此規律本發明人提出一種月球視運動三維立體演示器，利用定位柱之移動，進而帶動一第一定位環、一第二定位環以及一月亮環隨之轉動，而完成位置、時間以及日期(季節)之設定，即可進行實地觀測或模擬預測月球之視運動、視位置、月出、月落的時間與方位角以及月相，且其利用上述之第一定位環、第二定位環以及定位柱係可進行日週期變化之追蹤微調與年週期變化之追蹤微調而形成之準單軸機制，以進行模擬月球軌跡的實驗，乃潛心研思、設計製作，以提供觀測及模擬月球軌跡兩者皆可使用之演示器，方便使用者在任何地點、時間與季節均可使用本發明進行月球軌跡之觀測或模擬，是為本發明所欲研創之創作動機者。

本發明之主要目的，係利用位置、時間以及日期之設定，精確追蹤月亮之月相及方位，以獲悉月亮位置之方位角及高度角之數據。

本發明之次要目的，係利用本發明之第一定位環、第二定位 環、定位柱及月亮環模擬月亮之位置及運行之軌跡。

本發明之另一目的，在提供一不僅能準確得知月亮之月相及方位，且結構簡單設計，且可用於觀測及模擬月亮位置之月球視運動三維立體演示器。

為達上述目的，本發明之月球視運動三維立體演示器係包括：一上緣係設有一開口部之盒體，該開口部之周緣係設有一具有方位角刻度之環狀溝槽；一活動設於具有方位角刻度之環狀溝槽中且覆蓋該開口部之天幕罩，其係為佈設有一高度角刻度線之透明半球罩體；一活動設置於該開口部中之第一定位環，其兩側分別設有與盒體連接之樞軸；一動結合於該第一定位環中之第二定位環，其兩側分別設有連接該第一定位環之樞軸，且該第二定位環之周緣係設有一凹槽，並於該第二定位環之中央處設有一中心軸；一設於凹槽中且與中心軸活動結合之定位柱；以及一結合於該定位柱兩端且位於第一與第二定位環間之月亮環；其中，上述元件之組合係為利用該盒體之開口部置納該第一定位環，而該第一定位環置納該第二定位環，該第二定位環置納該定位柱，該月亮環係結合於該定位柱之上、下兩端，其設置方向係垂直於第二定位環之樞軸。

於本發明之實施例中，該盒體之開口部周緣係設有一方位角度刻度。

於本發明之實施例中，該盒體外部與第一定位環之樞軸連接之兩側係設有一標設緯度刻度。

於本發明之實施例中，該第一定位環之樞軸係可設置一調整指針，係用以配合緯度刻度依所在地區之緯度進行角度調整。

於本發明之實施例中，該第一定位環之外徑周緣與第二定位環之樞軸連接之兩側係設有一時間刻度。

於本發明之實施例中，該第二定位環之樞軸係可設置一調整指針，係用以配合時間刻度進行時間設定。

於本發明之實施例中，該第二定位環之凹槽周圍係設有一供定位柱進行設定之日期刻度。

於本發明之實施例中，該第一定位環係設為中空狀，該第一定位環之直徑略小於該盒體之開口部。

於本發明之實施例中，該第二定位環係設為扇形中空狀，該第二定位環之直徑略小於該第一定位環。

於本發明之實施例中，該月亮環之一面上係設有與高度角刻度線對應之農曆刻度以及月相表。

本發明之其他特徵及具體實施例可於以下配合附圖之詳細說明中，進一步得到瞭解。

1‧‧‧天幕罩

11‧‧‧高度角刻度線

2‧‧‧盒體

21‧‧‧開口部

22‧‧‧緯度刻度

23‧‧‧具有方位角刻度之環狀溝槽

24‧‧‧調整指針

3‧‧‧第一定位環

31‧‧‧樞軸

32‧‧‧時間刻度

33‧‧‧調整指針

4‧‧‧第二定位環

41‧‧‧樞軸

42‧‧‧凹槽

43‧‧‧中心軸

44‧‧‧日期刻度

5‧‧‧定位柱

6‧‧‧月亮環

61‧‧‧農曆刻度

62‧‧‧月相表

第1圖係本發明較佳實施例之元件分解圖。

第2圖係本發明較佳實施例之立體外觀圖。

第3圖係本發明第二定位環與月亮環未組裝之示意圖。

第4圖係本發明第二定位環與月亮環組裝後之各側狀態示意圖。

第5圖係本發明未覆蓋天幕罩之立體外觀操作圖。

第6圖係本發明未產生轉動之示意圖。

第7圖係本發明較佳實施例之轉動第一定位環之操作狀態示意圖。

第8圖係本發明較佳實施例之移動定位柱之操作狀態示意圖。

第9圖係本發明較佳實施例之轉動第二定位環之操作狀態示意圖。

第10圖係本發明月亮環之較佳實施例示意圖。

第11圖係本發明較佳實施例之俯視示意圖。

第12圖係本發明配合天幕罩之使用狀態圖。

第13圖係本發明配合天幕罩之另一使用狀態圖。

第14圖係中華民國專利第M352100號『月相盤之結構改良』之立體組合示意圖。

請參閱第1、2、3、4及第5圖所示，係分別為本發明較佳實施例之元件分解圖、本發明較佳實施例之立體外觀圖、本發明第二定位環與月亮環未組裝之示意圖、本發明第二定位環與月亮環之組裝狀態示意圖及本發明未覆蓋天幕罩之立體外觀圖。如圖所示，本發明係一種月球視運動三維立體演示器(而該月球下稱月亮)，其係包括：一天幕罩1、一盒體2、一第一定位環3、一第二定位環4、一定位柱5及一月亮環6，所述天幕罩1係為佈設有一高度角刻度線11所構成之透明半球罩體，而該盒體2之上緣係設有一開口部21，係用以置納該第一定位環3、第二定位環4、定位柱5及月亮環6，其中，該第一定位環3係設為中空狀用以容置該第二定位環4，且該第一定位環3之直徑略小於該盒體2之開口部21，其兩側分別設有一樞軸31，其中該等樞軸31係與該盒體2連接。

而該第二定位環4係設為扇形中空狀用以容置該定位柱5，且 該第二定位環4之直徑略小於該第一定位環3，其垂直於第一定位環3之樞軸31之兩側分別設有一樞軸41，其中該樞軸41之另一端係與該第一定位環3連接，該第二定位環4之周緣係設有一凹槽42，且於第二定位環4之中心係設有一中心軸43，其中，該定位柱5係與該第二定位環4之中心軸43樞接。

而月亮環6係結合於定位柱5之兩端上，且位於第一與第二定位環3、4之間，其中該月亮環6之一面上係設有與高度角刻度線11對應之農曆刻度61以及月相表62。

另，本發明之天幕罩1之高度角刻度線11係可佈設成全罩、半罩或部分式的構成，而該盒體2之開口部21周緣係設有一容置該天幕罩1之具有方位角刻度之環狀溝槽23，並於該盒體2外部與第一定位環3之樞軸31連接之兩側係設有標設緯度刻度22，又該該第一定位環3之外徑周緣與第二定位環4之樞軸41連接之兩側係設有時間刻度32，此外該第一定位環3之樞軸31與該第二定位環4之樞軸41係分別設置一調整指針24、33，進而可分別利用調整指針24、33配合緯度刻度22與時間刻度32用以依所在地區之緯度來調整角度以及設定時間，且該天幕罩1係可由硬度高之強化塑膠或玻璃所製成，而該盒體2、第一定位環3、第二定位環4以及定位柱5係由輕量化金屬如鐵片、鋁合金、鈦合金，亦或硬度高之強化塑膠所製成。

本發明之「月球視運動三維立體演示器」係建構於申請人先前所申請第099105946號之「準單軸太陽軌跡追蹤經緯儀」專利案為其基礎，而於定位柱5上設置月亮環6之元件(請見第1圖至第13圖)，而該上則設置有農曆刻度61以及月相表62，可提供地球上南、北半球任意經度與 緯度上之任意地點的觀察者進行使用，且使用時可於任意日期及任意時間對月亮的視運動、月亮位置、月出、月落之時間與方位角、以及月相等相關資料，進行實地觀察或模擬預測等工作之所需，而可作為天文實體之教學器具使用。

請參閱第5圖至第14圖所示，係分別為本發明未覆蓋天幕罩之立體外觀操作圖、本發明未產生轉動之示意圖、本發明較佳實施例之轉動第一定位環之操作狀態示意圖、本發明較佳實施例之移動定位柱之操作狀態示意圖、本發明較佳實施例之轉動第二定位環之操作狀態示意圖、本發明月亮環之較佳實施例示意圖、本發明較佳實施例之俯視示意圖、本發明配合天幕罩之使用狀態圖及本發明配合天幕罩之另一使用狀態圖，而本發明之操作步驟如下：

未使用時，請參閱第6圖，該第一定位環3、第二定位環4以及定位柱5皆與該盒體2相互平行而未產生任何角度之轉動。

使用時，本發明之設定步驟如下：請參閱第7圖至第12-2圖所示，首先，依照該觀測地區之位置(緯度)轉動該第一定位環3(請見第7圖)，該第一定位環3係對應盒體2外部與第一定位環3之樞軸31連接之兩側標設緯度刻度22來進行轉動，直至調整指針24轉動至與該地區緯度之刻度對齊，之後利用第一定位環3之定位部(未圖示)將該第一定位環3固定住以防止第一定位環3繼續轉動；再依照欲觀測之國曆日期推動該定位柱5(請見第8圖)，該定位柱5係對應第二定位環4之凹槽42周圍之日期刻度44(國曆日期)來進行移動，直至移動至與該觀測國曆日期之刻度對齊，然後利用定位柱5之定位部(未圖示)將該定位柱5固定住以防止定位柱5繼續移動； 之後依照該欲觀測之時間(小時)轉動該第二定位環4(請見第9圖)，該第二定位環4係對應第一定位環3之外徑周緣與第二定位環4之樞軸41連接之兩側標設之時間刻度32(二十四小時)來進行轉動，直至調整指針33轉動至與該觀測時間之刻度對齊，然後利用第二定位環4之定位部(未圖示)將該第二定位環4固定住以防止第二定位環4繼續轉動，最後依照欲觀測日之農曆日期轉動該月亮環6，而找出月亮環6上所對應之農曆刻度61、月亮位置以及月相表62(如：新月(朔)、眉型新月、上弦月、虧凸月、滿月(望)、盈凸月、下弦月、眉型殘月等，請見第10圖)。

待完成上述之緯度、日期、時間以及月相之設定步驟後，再於盒體2上蓋設該天幕罩1並加以轉動，且轉動至該天幕罩1上之高度角刻度線11與月亮環6上之月亮位置重合，並依據月亮環6上所顯示之月相表62，而直接於該天幕罩1上進行相關月相表之繪製(請見第12圖及第13圖)，且利用天幕罩1之高度角刻度線11與盒體2所設具有方位角刻度之環狀溝槽23中之方位角刻度進行月亮高度角與方位角之數據讀取以及紀錄工作(請見第11圖)，如此，便可進行下列與月相相關資訊之判別：

1.透過該天幕罩1上之高度角刻度線11對月亮之視位置之高度角與方位角進行測量。

2.透過該第二定位環4配合時間刻度32與調整指針33(太陽鐘)所顯示之時間，可用以辨識月出與月沒之時間。

3.透過該具有方位角刻度之環狀溝槽23可用以辨識月出與月沒之方位角等資料。

4.使用者可直接於該天幕罩1上記錄與繪製該日之月相與 月亮之視運動軌跡。

綜上所述，依上文所揭示之內容，本發明確可達到發明之預期目的，利用調整第一定位環來設定該地之緯度，並利用第二定位環來設定使用時之時間以及利用定位柱來設定當時的日期(季節)，即可達到追蹤月亮之月相及方位，而可標示記號於天幕罩上直接比對經線及緯線的位置，以獲悉月亮位置之方位角及高度角之數據，且其利用上述之第一定位環、第二定位環、定位柱以及及月亮環於任意時間進行模擬月亮軌跡的實驗，故本發明可進行月亮軌跡之觀測及模擬，並方便使用者在任何地點、時間與季節均可使用本發明進行月亮運行軌跡之模擬，且本發明不僅能準確得知月亮之月相及方位，其更具有結構簡單之設計，而可作為進行實地觀察或模擬預測等工作之所需，而可作為天文實體之教學器具使用，具有實用價值無疑，而具備產業利用性、新穎性及進步性要件，爰依法提出發明專利申請。

以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，舉凡依本發明申請專利範圍所作之均等設計變化，均應為本案之技術範圍所涵蓋。

1‧‧‧天幕罩

2‧‧‧盒體

22‧‧‧緯度刻度

23‧‧‧具有方位角刻度之環狀溝槽

3‧‧‧第一定位環

4‧‧‧第二定位環

41‧‧‧樞軸

42‧‧‧凹槽

43‧‧‧中心軸

6‧‧‧月亮環

61‧‧‧農曆刻度

62‧‧‧月相

Claims (10)

1. 一種月球視運動三維立體演示器，其中包括：一盒體，其上緣係設有一開口部，該開口部之周緣係設有一具有方位角刻度之環狀溝槽；一天幕罩，係活動設於具有方位角刻度之環狀溝槽中，且覆蓋該開口部，其係為佈設有一高度角刻度線之透明半球罩體；一第一定位環，係活動設置於該開口部中，其兩側分別設有與盒體連接之樞軸；一第二定位環，係活動結合於該第一定位環中，其兩側分別設有連接該第一定位環之樞軸，且該第二定位環之周緣係設有一凹槽，並於該第二定位環之中央處設有一中心軸；一定位柱，係設於該第二定位環之凹槽中且與中心軸活動結合；以及一月亮環，係結合於該定位柱之兩端上且位於第一與第二定位環之間；其中，上述元件之組合係為利用該盒體之開口部置納該第一定位環，而該第一定位環置納該第二定位環，該第二定位環置納該定位柱，該月亮環係結合於該定位柱之上、下兩端，其設置方向係垂直於第二定位環之樞軸。
2. 如申請專利範圍第1項所述之月球視運動三維立體演示器，其中該盒體之開口部周緣係設有一方位角度刻度。
3. 如申請專利範圍第2項所述之月球視運動三維立體演示器，其中該盒體 外部與第一定位環之樞軸連接之兩側係設有一標設緯度刻度。
4. 如申請專利範圍第3項所述之月球視運動三維立體演示器，其中該第一定位環之樞軸係可設置一調整指針，係用以配合緯度刻度依所在地區之緯度進行角度調整。
5. 如申請專利範圍第4項所述之月球視運動三維立體演示器，其中該第一定位環之外徑周緣與第二定位環之樞軸連接之兩側係設有一時間刻度。
6. 如申請專利範圍第5項所述之月球視運動三維立體演示器，其中該第二定位環之樞軸係可設置一調整指針，係用以配合時間刻度進行時間設定。
7. 如申請專利範圍第6項所述之月球視運動三維立體演示器，其中該第二定位環之凹槽周圍係設有一供定位柱進行設定之日期刻度。
8. 如申請專利範圍第7項所述之月球視運動三維立體演示器，其中，該第一定位環係設為中空狀，該第一定位環之直徑略小於該盒體之開口部。
9. 如申請專利範圍第8項所述之月球視運動三維立體演示器，其中，該第二定位環係設為扇形中空狀，該第二定位環之直徑略小於該第一定位環。
10. 如申請專利範圍第9項所述之月球視運動三維立體演示器，其中，該月亮環之一面上係設有與高度角刻度線對應之農曆刻度以及月相表。