太陽方位測量儀及其測量方法

2023-06-02 07:28:26

專利名稱：太陽方位測量儀及其測量方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽方位測量儀及其測量方法。
技術背景
太陽每時每刻都有一個直射點在南回歸線與北回歸線之間，高緯度地區是看不見的，利用人類在地球上對日、月、星觀測特徵和規律。世界各地天文觀測看到太陽角度，星球角度都不相同，沒有一個統一標準，不利天文學發展，地球赤道是世界上最好的天文觀測地點，在赤道建造一個大型地球儀，地球儀南極向南，地球儀北極向北，與地面平行，地球儀赤道垂直地球赤道，就形成了地球與地球儀連串，地球儀赤道垂直地球赤道形成了一條直線， 地球儀的經度與測量點經度一致，太陽直射到地球儀上每一個位置，等於太陽直射到地球上那一個位置，從而讀出準確的太陽直射角度數。但是，位於赤道上的陸地並不多，上述構想對於很多研究人員而言並不可行。發明內容
本發明的目的旨在提供一種結構簡單合理、可在地球廣泛地區準確測量太陽直射角的太陽方位測量儀的測量方法，以克服現有技術中的不足之處。
按此目的設計的一種太陽方位測量儀，包括呈拱形的外殼，其結構特徵是外殼的下部懸空設置有工作平臺，工作平臺上設置有可依外殼的拱形方向左右擺動的測量機構。
所述測量機構包括左右擺動連接在工作平臺幾何中心上的中空測量管，外殼的拱形部上對應測量管的擺動幅度開有測量管槽，測量管槽的開口為0 120度；測量管的頂部穿出測量管槽，底部穿出工作平臺，外殼的側部對應測量管的擺動幅度還設置有刻度尺。
所述測量管對應管身的中線標有刻度線，且通過萬向鉸或單向鉸鉸接在工作平臺上。
所述測量管與工作平臺之間還連接有支撐杆，所述支撐杆為液壓支撐杆或螺紋支撐杆。
所述工作平臺上還設置有可調節外殼水平的調平機構，及可指示外殼方位的指示機構。
所述調平機構包括分別設置在工作平臺的橫向和豎向方向上的水平尺，及設置在外殼底部的高度調節腳；所述指示機構為設置在工作平臺中部或周邊位置的指南針。
所述高度調節腳為螺紋高度調節腳或液壓高度調節腳。
一種太陽方位測量儀的測量方法，其為
一、通過指南針輔助把外殼的拱形部調整成南北走向，使測量管左右擺動方向同為南北走向；
二、通過調節各高度調節腳並通過兩水平尺的輔助，使外殼的工作平臺水平；
三、朝太陽直射的大致方向擺動測量管，使太陽光穿透測量管並射至工作平臺所在位置的地面或水平面；
四、微調測量管的擺動角度，使太陽射至工作平臺所在位置的地面或水平面所造成的太陽光斑點的面積最大，然後通過測量管的刻度線所處刻度尺的位置讀出測量管所測出的度數。本發明可在地球廣泛地區準確測量太陽直射角度，並可通過計算還原實時赤道上的太陽直射角度，其結構簡單合理、操作簡便，可測繪出地球在公轉軌道上的實時姿態，改變天文學依靠假設的局面，改變了恆星年天文學使用，太陽年曆法使用，一個地球行走兩條軌道的錯誤假設，地球在地球公轉軌道只有一條太陽年的回歸軌道，有助天文學快速發展。


圖1為本發明一實施例的立體圖。圖2為圖1的剖視結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述。參見圖1-圖2，太陽方位測量儀，包括呈拱形的外殼1，其外殼1的下部懸空設置有工作平臺1. 4，工作平臺1. 4上設置有可依外殼1的拱形方向左右擺動的測量機構。測量機構包括左右擺動連接在工作平臺1. 4幾何中心上的中空測量管2，外殼1的拱形部上對應測量管2的擺動幅度開有測量管槽1. 1，測量管槽1. 1的開口為0 120度； 測量管2的頂部穿出測量管槽1. 1，底部穿出工作平臺1. 4，外殼1的側部對應測量管2的擺動幅度還設置有刻度尺1. 3。測量管2對應管身的中線標有刻度線2. 1，且通過萬向鉸3 或單向鉸鉸接在工作平臺1.4上。測量管2與工作平臺1.4之間還連接有支撐杆4，所述支撐杆4為液壓支撐杆(或螺紋支撐杆)。工作平臺1. 4上還設置有可調節外殼1水平的調平機構，及可指示外殼1方位的指示機構。調平機構包括分別設置在工作平臺1.4的橫向和豎向方向上的水平尺5，及設置在外殼1底部的高度調節腳；指示機構為設置在工作平臺1. 4中部或周邊位置的指南針6。 高度調節腳為螺紋高度調節腳1. 2 (或液壓高度調節腳)。一種太陽方位測量儀的測量方法，其為一、通過指南針6輔助把外殼1的拱形部調整成南北走向，使測量管2左右擺動方向同為南北走向；二、通過調節各高度調節腳並通過兩水平尺5的輔助，使外殼1的工作平臺1. 4水平；三、朝太陽直射的大致方向擺動測量管2，使太陽光穿透測量管2並射至工作平臺 1. 4所在位置的地面或水平面；四、微調測量管2的擺動角度，使太陽射至工作平臺1. 4所在位置的地面或水平面所造成的太陽光斑點的面積最大，然後通過測量管2的刻度線2. 1所處刻度尺1. 3的位置讀出測量管2所測出的度數。太陽方位測量儀位於赤道時春分日進行測量時，把測量管2擺到垂直，中午太陽光通過測量管2內照到地面成一個光圈，這時太陽就直射到測量點上，太陽直射角度為90°。夏至日進行測量時，把測量管2擺到北66° 34'，中午太陽光通過測量管2內照到地面成一個光圈，這時太陽就直射到測量點同一經度的北回歸線上，太陽直射角度為北66° 34'。秋分日進行測量時，把測量管2擺到垂直，中午太陽光通過測量管2內照到地面成一個光圈，這時太陽就直射到測量點上，太陽直射角度為90°。冬至日進行測量時，把測量管2擺到南66° 34'，中午太陽光通過測量管2內照到地面成一個光圈，這時太陽就直射到測量點同一經度的南回歸線上。 太陽直射角度為南66° 34'。從而可知測量管2擺到中午太陽光通過測量管2內照到地面成一個最大光圈，其刻度線2. 1所處的刻度尺1. 3度數就是太陽直射角度。太陽方位測量儀不是位於赤道時根據地球的測量規律，測量點從赤道往北移位一度，中午太陽高度就下降一度，測量點從赤道往北移位十度，中午太陽高度就下降十度。由此可知，在非赤道地區測量得出的太陽直射角度可轉化成赤道地區測量得出的太陽直射角度，但必須先查實測試地的坐標緯
度。
測試地實時太陽J1射角度(春分日)=90°-坐標緯度。
測量點實時太陽J1射角度(夏至日)=90°-坐標緯度+23°26'。
測量點實時太陽J1射角度(秋分日)=90°-坐標緯度。
測量點實時太陽J1射角度(冬至日)=90°-坐標緯度-23°26'。
春分日進行測量時，把測量管2擺到刻度尺1.3上90° -坐標緯度的位置，中午太
陽光通過測量管2內照到地面成一個光圈，此時得出的太陽照射角度經過轉化，就可得出太陽直射赤道的角度。夏至日進行測量時，把測量管2擺到刻度尺1.3上90° -坐標緯度 +23° 26'的位置，中午太陽光通過測量管2內照到地面成一個光圈，此時得出的太陽照射角度經過轉化，就可得出太陽直射北回歸線的角度。秋分日進行測量時，把測量管2擺到刻度尺1.3上90° -坐標緯度的位置，中午太陽光通過測量管2內照到地面成一個光圈，此時得出的太陽照射角度經過轉化，就可得出太陽直射赤道的角度。冬至日進行測量時，把測量管2擺到刻度尺1.3上90° -坐標緯度-23° 26'的位置，中午太陽光通過測量管2內照到地面成一個光圈，此時得出的太陽照射角度經過轉化，就可得出太陽直射南回歸線的角度。本發明通過調節測量管2的角度，即可測量出太陽直射在該位置的角度，通過計算可得出其與該位置的緯度相同。用測量點實時太陽直射角度還原赤道太陽直射角度的計算公式春分日測量點實時太陽直射角度+坐標緯度。夏至日測量點實時太陽直射角度+坐標緯度。秋分日測量點實時太陽直射角度+坐標緯度。冬至日測量點實時太陽直射角度+坐標緯度。任一天測量點實時太陽直射角度+坐標緯度。顯示出在赤道測量太陽直射來回擺動的回歸線路，太陽每一天直射到測量點同一經度地球緯度，計算公式春分日至秋分日時段每一天測量點實時太陽直射角度+坐標緯度。-90°。(北緯)
秋分日至春分日時段90° -每一天測量點實時太陽直射角度+坐標緯度。(南緯)本發明的測量管槽1. 1的開口為0 120度，因此，測量管2的擺動幅度最大為 0 120度，根據上述計算公式的範圍可以得知，本發明可適用於地球上的高緯度地區，如北緯66度，南緯66度。使用本發明(太陽方位測量儀)，可測繪出地球在公轉軌道上的實時姿態，改變天文學依靠假設的局面，改變了恆星年天文學使用，太陽年曆法使用，一個地球行走兩條軌道的錯誤假設，地球在地球公轉軌道只有一條太陽年的回歸軌道，有助天文學快速發展。
權利要求
1.一種太陽方位測量儀，包括呈拱形的外殼(1)，其特徵是外殼(1)的下部懸空設置有工作平臺(1.4)，工作平臺(1.4)上設置有可依外殼(1)的拱形方向左右擺動的測量機構。
2.根據權利要求1所述的太陽方位測量儀，其特徵是所述測量機構包括左右擺動連接在工作平臺(1.4)幾何中心上的中空測量管O)，外殼(1)的拱形部上對應測量管( 的擺動幅度開有測量管槽(1. 1)，測量管槽(1. 1)的開口為0 120度；測量管⑵的頂部穿出測量管槽(1. 1)，底部穿出工作平臺(1.4)，外殼(1)的側部對應測量管O)的擺動幅度還設置有刻度尺(1. 3)。
3.根據權利要求2所述的太陽方位測量儀，其特徵是所述測量管(2)對應管身的中線標有刻度線(2. 1)，且通過萬向鉸(3)或單向鉸鉸接在工作平臺(1.4)上。
4.根據權利要求3所述的太陽方位測量儀，其特徵是所述測量管O)與工作平臺 (1.4)之間還連接有支撐杆G)，所述支撐杆(4)為液壓支撐杆或螺紋支撐杆。
5.根據權利要求1-4任一項所述的太陽方位測量儀，其特徵是所述工作平臺(1.4)上還設置有可調節外殼(1)水平的調平機構，及可指示外殼(1)方位的指示機構。
6.根據權利要求5所述的太陽方位測量儀，其特徵是所述調平機構包括分別設置在工作平臺(1.4)的橫向和豎向方向上的水平尺(5)，及設置在外殼(1)底部的高度調節腳；所述指示機構為設置在工作平臺(1.4)中部或周邊位置的指南針(6)。
7.根據權利要求6所述的太陽方位測量儀，其特徵是所述高度調節腳為螺紋高度調節腳(1. 2)或液壓高度調節腳。
8.根據權利要求7所述的一種太陽方位測量儀的測量方法，其特徵是所述一、通過指南針(6)輔助把外殼(1)的拱形部調整成南北走向，使測量管( 左右擺動方向同為南北走向；二、通過調節各高度調節腳並通過兩水平尺(5)的輔助，使外殼⑴的工作平臺(1.4) 水平；三、朝太陽直射的大致方向擺動測量管O)，使太陽光穿透測量管( 並射至工作平臺 (1. 4)所在位置的地面或水平面；四、微調測量管( 的擺動角度，使太陽射至工作平臺(1.4)所在位置的地面或水平面所造成的太陽光斑點的面積最大，然後通過測量管O)的刻度線(2. 1)所處刻度尺(1.3) 的位置讀出測量管( 所測出的度數。
全文摘要
一種太陽方位測量儀，包括呈拱形的外殼，其是外殼的下部懸空設置有工作平臺，工作平臺上設置有可依外殼的拱形方向左右擺動的測量機構。測量機構包括左右擺動連接在工作平臺上的測量管。工作平臺上還設置有可調節外殼水平的調平機構，及可指示外殼方位的指示機構。其測量方法，其為一、通過指示機構輔助把外殼的拱形部調整成南北走向；二、通過調節調平機構使工作平臺水平；三、使太陽光穿透測量管並射至工作平臺所在位置的地面或水平面；四、微調測量管的擺動角度，然後讀出測量管所測出的度數。本發明可在地球廣泛地區準確測量太陽直射角度，並可通過計算還原實時赤道上的太陽直射角度，可測繪出地球在公轉軌道上的實時姿態，有助天文學快速發展。
文檔編號G01C1/00GK102494664SQ201110412110
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月7日 優先權日2011年12月7日
發明者廖雲開 申請人:廖雲開