一种赤道式日晷的制作方法

【技术领域】

本发明涉及一种日晷，具体涉及一种赤道式日晷。

背景技术：

日晷在我国已有5000多年的历史。利用太阳光的投影来计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明，这项发明被人类所用达几千年之久。然而现有的日晷大都是采用古代时辰制，不利于推广，且不利于观察时间。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种赤道式日晷，其可以根据需要制作任意材质，且将现代时钟很好的与古代日晷结合，便于观察时间，从而解决了上述问题。

本发明是通过以下技术方案实现的，提供一种赤道式日晷，包括：

架体，其表面与地面处于同一水平位置；

倾斜设于架体上方的晷面盘，其远离架体的侧面采用三环式设计，包括外侧环、中间环、内侧环，所述外侧环、中间环采用同一材质制作，所述内侧环卡设于中间环内壁，所述外侧环等分为24份，分别对应一天的24小时，中间环刻有每天所对应的的时辰，其中每个时辰对应两小时，内侧环为钟表面，且该内侧环边缘刻有24小时制的数字、中心设有时针、分针，且该晷面盘上设有用于为时针、分针提供动力的供电装置；

垂直插设于晷面盘中心的晷针，其与地面即架体之间的夹角为摆放地区的纬度，所述时针、分针与晷针同轴设于晷面盘中间位置，且时针、分针端部分别设于晷针与架体的交接位置。

特别的，所述供电装置为太阳能供电系统，其包括：太阳能板、用于将太阳能板转化的电能进行存储的蓄电池。

特别的，所述内侧环和晷针采用青铜制作而成，所述外侧环和中间环采用汉白玉制作而成。

特别的，所述架体包括：安放于地面的底座、安放晷面盘且与晷面盘呈一夹角设置的平台、垂直设于底座与平台之间的柱体，所述底座与平台平行设置，所述平台靠近晷面盘的一侧面积大于晷面盘的投影面积，所述晷面盘的投影中心与平台中心相同，且该平台上表面雕刻有祥云图案。

特别的，所述内侧环上的数字和时针、分针分别设有荧光层。

特别的，所述架体、晷面盘、晷针采用木质、铝制、塑料材质制作而成。

本发明提供一种赤道式日晷，将晷面盘分为内中外三层，其中平台、外侧环、中间环分别采用汉白玉制作而成，且在平台面雕刻出祥云图案，坚固耐磨且美观；而内侧环为一时钟设计，其上的数字和指针上设有荧光层，可以在夜间发光便于观察时间；也可以直接将架体设置成一个底座，整体材质选用木质、铝制、塑料等质量较轻的材料制作而成，便于携带，具有小型、轻便、耐用、可拆装的优点。

【附图说明】

图1为本发明一种赤道式日晷的结构示意图；

图2为本发明一种赤道式日晷的晷面盘放大侧视图；

图2中的东、西、南、北方位均指日晷摆放时对应的地理方位。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过具体实施例对本发明进行详细说明。

请参阅图1-图2，本发明提供一种赤道式日晷，包括：

架体1，其表面与地面处于同一水平位置；

倾斜设于架体1上方的晷面盘2，其远离架体1的侧面采用三环式设计，包括外侧环3、中间环4、内侧环5，所述外侧环3、中间环4采用同一材质制作，所述内侧环5卡设于中间环4内壁，所述外侧环3等分为24份，分别对应一天的24小时，中间环4刻有每天所对应的的时辰，其中每个时辰对应两小时，内侧环5为钟表面，且该内侧环5边缘刻有24小时制的数字6、中心设有时针7、分针8，且该晷面盘2上设有用于为时针7、分针8提供动力的供电装置；

垂直插设于晷面盘2中心的晷针9，其与地面即架体1之间的夹角为摆放地区的纬度，所述时针7、分针8与晷针9同轴设于晷面盘2中间位置，且时针7、分针8端部分别设于晷针9与架体1的交接位置。

特别的，所述供电装置为太阳能供电系统，其包括：太阳能板、用于将太阳能板转化的电能进行存储的蓄电池。

特别的，所述内侧环5和晷针9采用青铜制作而成，所述外侧环3和中间环4采用汉白玉制作而成；如此设计，可以使内侧环和中间环、外侧环很好的分开，层次分明，从而使得该晷面盘具有美感的同时具有耐磨防滑伤的优点，且在某一环出现问题时，及时修理更换，无需将全部进行更换，从而节约了成本。特别的，所述架体1包括：安放于地面的底座10、安放晷面盘2且与晷面盘2呈一夹角设置的平台11、垂直设于底座10与平台11之间的柱体12，所述底座10与平台11平行设置，所述平台11靠近晷面盘2的一侧面积大于晷面盘2的投影面积，所述晷面盘2的投影中心与平台11中心相同，且该平台11上表面雕刻有祥云图案；如此设计，可以将该日晷设计成体积较大的日晷，放于室外，便于观察时间，同时可以将架体设计成可拆卸式，从而便于运输，且架体设计成如此形状，类似于工字型，具有好看美观的优点，于本发明中，架体和外侧环、中间环可以采用透明混凝土材质制作，如此设计即可以降成本，且可以使得该日晷放于室外时，具有较高的抗风化腐蚀能力，从而提高了其使用寿命。

特别的，所述内侧环5上的数字6和时针7、分针8分别设有荧光层；如此设计，在晴天时可以根据晷针在外侧环和中间环的投影判断时间，在夜间或者阴雨天光线不好的情况下通过内侧环上时针和分针位于数字的位置观察时间，从而可以在任意情况下观看时间，提高了其应用性。

特别的，所述架体1、晷面盘2、晷针9采用木质、铝制、塑料材质制作而成；如此设计，使得该日晷可以根据需要选择材质，制作成所需要的大小，从而使得该日晷重量减轻，具有便于携带、小型、轻便的优点。

于本发明中，日晷的制作除了指时针必需正确的安装之外，时间线的刻划也不能忽视。各形日晷时间线的刻划与日晷的地理位置、指时针的高度等都有关系。本发明设计的是赤道式日晷，也可以根据如下公式设计出不同地区，不同国家，不同维度的其他款式的日晷，如水平式日晷、垂直式日晷、极地日晷等等。此处假设地理纬度为φ(即摆放地区的纬度)，指时针的高度为h，要刻划的时间与正午的差值为t；时间线与指时针的夹角为a，距离为d，则各形日晷的计算式如下：

(1)水平式日晷：tan(a)＝tan(t)*sin(φ)。

(2)赤道式日晷：等分圆盘，每小时相当于十五度，正午线垂直朝下。

(3)极地晷：d＝h*tan(15*t)。

(4)南向垂直日晷：tan(a)＝tan(t)*cos(φ)。

(5)东或西向垂直式：d＝h*tan((6-t)*15)。

(6)侧向垂直式：tan(a)＝sin(o)*tan(r+15*t)。

指时针与墙面垂线的夹角tan(w)＝sin(θ)*cot(φ)。

指时针高出于墙面的夹角sin(o)＝cos(θ)*cos(φ)。

指时针与正午线的时间线差cot(r)＝cot(θ)*sin(φ)。

而本发明设计的是但不限于赤道式日晷，其时间观察方法如下：

(1)由于从春分到秋分期间，太阳总是在天赤道的北侧运行，因此，晷针的影子投向晷面上方；从秋分到春分期间，太阳在天赤道的南侧运行，因此，晷针的影子投向晷面的下方，所以在观察日晷时，首先要了解两个不同时期晷针的投影位置；

(2)赤道式日晷测得的时间是当地地方时，与北京时间不同，必须要经过调整，调整的方法可将地方时同电台播发的标准时相比较，看相差多少，或者根据当地经度推算出当地与北京的时差，以后只要在地方时上加上或减去相差的时间，就是北京的标准时间。

本发明设计的日晷晷面盘采取三环式设计：外侧环用数字准确标明一天中的相应的24个小时；中间环刻有与外侧环中24个小时相对应的子、丑、寅、卯等古代时辰；内侧环类似于一个现代式时钟，如此设计，使得该日晷将传统日晷与现代时钟的特色融合在一起，看时间较方便，晴天时可以根据晷针在外环和中环的投影判断时间，但传统日晷有一个最大的缺陷就是阴雨天和夜晚无法使用，这款日晷即使在阴雨天和夜晚，也可以根据内环时钟判断准确的标准时间。同时晷面盘外形看似车轮，可以让人联想到时间的脚步犹如滚动的车轮，滚滚向前，永不停歇，这个设计不仅仅在于让学生知道日晷的工作原理，知道准确的时间，同时可以提醒学生要珍惜时间，珍惜自己的学生生活，同时可以激发学生对天文地理学的热爱，使越来越多的有志青年投身于天文地理学中。