赤道式日晷的制作方法

1.本实用新型涉及日晷技术领域，尤其涉及一种赤道式日晷。


背景技术：

2.日晷是利用日影变化规律制成的天文记时仪器，“日”指“太阳”，“晷”表示“影子”，“日晷”为“太阳的影子”。根据日影的位置，能够展示当地当时的时辰或刻数。赤道式日晷通常由底座、晷盘和晷针组成。晷盘的晷面平行于天赤道所在平面。晷盘固定于底座的顶面的中部，晷针垂直地穿过晷面中心，顶端指向北天极，底端指向南天极。赤道式日晷被安装前，需要先精准地测得安置地点的地理坐标。其中，地理坐标的纬度用于调整晷面与水平面的夹角，地理坐标的的经度用于计算当地时间与北京时间的时差。安装时，要求晷盘的晷面呈现南高北低的特点，晷面与水平面的夹角为90
°‑
φ，φ为安置地点的地理坐标的纬度，以保证晷针与水平面夹角为φ。由地球自转产生的太阳周日视运动表现为太阳绕晷针的圆周运动，同一天内，太阳光始终与晷针垂直作匀速绕转。无论太阳的高度是否发生变化，晷针在晷盘的晷面上的投影始终是均匀的。如此，晷针向晷盘的晷面上的投影所指示的刻度就能表示安置地点的真太阳时间。
3.从春分到秋分，使用晷盘的上晷面进行计时。晷针的投影沿顺时针方向移动。从秋分到次年春分，使用晷盘的下晷面进行计时。晷针的投影沿逆时针方向移动。而在春分日和秋分日的前后几天，太阳处于天赤道所在面内，太阳光与晷盘的晷面相互平行，晷针在晷面上的投影比较暗淡，甚至在晷面上难以出现投影，无法使用晷盘进行计时，使得赤道式日晷的计时功能受到节气的影响程度较大。
4.目前，传统的赤道式日晷的计时功能受春分节气和秋分节气的影响程度较大。


技术实现要素：

5.为解决传统的赤道式日晷的计时功能受春分节气和秋分节气的影响程度较大的问题，本实用新型提供一种赤道式日晷。
6.为实现本实用新型目的提供的一种赤道式日晷，包括晷盘、晷针、上承影段和下承影段；
7.晷盘倾斜设置，北侧较低，南侧较高，且所在面平行于天赤道；
8.晷针倾斜设置，且所在直线与晷盘所在平面相互垂直，中部预埋于晷盘的中部的内部，顶端朝向北天极，底端朝向南天极；
9.上承影段为弧形结构，设于晷盘的上晷面的西侧或东侧，两端分别沿晷盘的周向延伸；
10.下承影段为弧形结构，设于晷盘的下晷面的东侧或西侧，两端分别沿晷盘的周向延伸；
11.上承影段和下承影段的方向相对设置。
12.在其中一些具体实施例中，两上承影段的相邻端均延伸至晷盘的上晷面的正北
侧；
13.两下承影段的相邻端均延伸至晷盘的下晷面的正北侧。
14.在其中一些具体实施例中，两上承影段的侧面分别与晷盘的上晷面相互垂直；
15.两下承影段的侧面分别与晷盘的下晷面相互垂直。
16.在其中一些具体实施例中，两上承影段的相邻端分别凸出晷盘的上晷面第一预设高度；两上承影段的背离端分别凸出晷盘的上晷面第二预设高度；第一预设高度大于第二预设高度；
17.两下承影段的相邻端分别凸出晷盘的下晷面第三预设高度；两下承影段的背离端分别凸出晷盘的下晷面第四预设高度；第三预设高度大于第四预设高度。
18.在其中一些具体实施例中，晷盘的上晷面的中部设有上侧真太阳时计时环；
19.晷盘的下晷面的中部设有下侧真太阳时计时环。
20.在其中一些具体实施例中，上侧真太阳时计时环按顺时针等分为子时、丑时、寅时、卯时、辰时、巳时、午时、未时、申时、酉时、戌时和亥时；
21.下侧真太阳时计时环按逆时针等分为子时、丑时、寅时、卯时、辰时、巳时、午时、未时、申时、酉时、戌时和亥时。
22.在其中一些具体实施例中，晷盘的上晷面的中部还设有上侧刻度环，且上侧刻度环圈设于上侧真太阳时计时环的外侧；
23.晷盘的下晷面的中部还设有下侧刻度环，且下侧刻度环圈设于下侧真太阳时计时环的外侧。
24.在其中一些具体实施例中，上侧刻度环按顺时针等分为72刻；
25.下侧刻度环按逆时针等分为72刻。
26.在其中一些具体实施例中，晷盘的上晷面的边缘设有经度环，且经度环圈设于上侧刻度环的外侧。
27.在其中一些具体实施例中，经度环等分为360
°
。
28.本实用新型的有益效果：本实用新型的赤道式日晷通过增设上承影段和下承影段，在春分日、秋分日、春分日前后的几天以及秋分日前后的几天的上午时段或者下午时段，晷针的投影能够落至设于上承影段的内侧或落至下承影段的内侧。如此，在春分日和秋分日的前后几天的上午时段或者下午时段，使晷针的投影能够被呈现，进而降低了赤道式日晷的计时功能受春分节气和秋分节气的影响程度。
附图说明
29.图1是本实用新型一种赤道式日晷一些具体实施例的结构示意图；
30.图2是图1所示的赤道式日晷处于应用状态时的示意图。
31.附图中，100、赤道式日晷；110、晷盘；111、上侧真太阳时计时环；112、上侧刻度环；113、经度环；120、晷针；130、上承影段；200、天顶；300、天赤道。
具体实施方式
32.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的
实施例。
33.所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
34.本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴线”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
35.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
36.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“衔接”、“铰接”等术语应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.如图2所示，天赤道300与天顶200的交点为a，竖直线与天顶200的交点为z，晷针120的延长线与天顶200的交点为北天极p。n为北方位，s为南方位，w为西方位，e为东方位。
38.参照图1，一种赤道式日晷100，包括晷盘110、晷针120、上承影段130和下承影段(图中未示出)。
39.赤道式日晷100处于使用状态时，晷盘110倾斜设置，晷盘110的晷面与水平面的夹角为90
°‑
φ，φ为安置地点的地理坐标的纬度，以保证晷针120与水平面夹角为φ。晷盘110的北侧较低，南侧较高。而且，晷盘110所在面平行于天赤道300，即，晷盘110的上晷面平行于天赤道300所在面，晷盘110的下晷面也平行于天赤道300所在面。晷针120倾斜设置，且所在直线与晷盘110所在平面相互垂直，中部预埋于晷盘110的中部的内部，顶端朝向北天极，底端朝向南天极。晷盘110的材质为石材，晷针120的材质为铁或铜，使用寿命均较长。上承影段130为弧形结构，数量为一个，设于晷盘110的上晷面的西侧或东侧，两端分别沿晷盘110的周向延伸。下承影段为弧形结构，数量为一个，设于晷盘110的下晷面的东侧或西侧，两端分别沿晷盘110的周向延伸。上承影段130和下承影段的方向相对设置。
40.在春分日和秋分日的前后几天，太阳处于天赤道300所在面内，太阳光与晷盘110的晷面相互平行。相对于传统的赤道式日晷100，增设了上承影段130和下承影段。在春分日、秋分日、春分日前后的几天以及秋分日前后的几天的上午时段或者下午时段，晷针120的投影能够落至设于上承影段130的内侧或落至下承影段的内侧。如此，在春分日和秋分日的前后几天的上午时段或者下午时段，使晷针120的投影能够被呈现，进而降低了赤道式日晷100的计时功能受春分节气和秋分节气的影响程度。
41.在其中一些实施例中，在晷盘110的上晷面的西侧设有一个上承影段130，在晷盘110的下晷面的东侧设有一个下承影段。如此，在春分日、秋分日、春分日前后的几天以及秋分日前后的几天的上午时段，晷针120的投影能够落至设于晷盘110的上晷面的西侧的上承
影段130的内侧或落至设于晷盘110的下晷面的东侧的下承影段的内侧。
42.在另外一些实施例中，在晷盘110的上晷面的东侧设有上承影段130，在晷盘110的下晷面的西侧设有下承影段。如此，在春分日、秋分日、春分日前后的几天以及秋分日前后的几天的下午时段，晷针120的投影能够落至设于晷盘110的上晷面的东侧的上承影段130的内侧或落至设于晷盘110的下晷面的西侧的下承影段的内侧。
43.在本实用新型一些具体实施例中，上承影段130的弧长为晷盘110的上晷面的周长的1/4-1/2。下承影段的弧长为晷盘110的下晷面的周长的1/4-1/2。如此，使得承影段具有时长较长的计时功能，同时，避免了自身的投影落在弧形承影段的内侧，进而避免了承影段的端部产生的投影对晷针120的投影的干扰。
44.在本实用新型一些具体实施例中，两上承影段130的侧面分别与晷盘110的上晷面相互垂直。两下承影段的侧面分别与晷盘110的下晷面相互垂直。如此，使得晷针120的投影被呈现的更为清楚明确。
45.在本实用新型一些具体实施例中，两上承影段130的相邻端分别凸出晷盘110的上晷面第一预设高度。两上承影段130的背离端分别凸出晷盘110的上晷面第二预设高度。第一预设高度大于第二预设高度。具体地，第一预设高度为0.5-3cm，第二预设高度为2-5cm。两下承影段的相邻端分别凸出晷盘110的下晷面第三预设高度。两下承影段的背离端分别凸出晷盘110的下晷面第四预设高度。第三预设高度大于第四预设高度。具体地，第三预设高度为0.5-3cm，第四预设高度为2-5cm。需要说明的是，上午时段，晷针120的投影长度较长；正午时段，晷针120的投影长度较短；下午时段，针的投影长度较长。根据晷针120的投影长度变化设置承影环的高度即可。
46.在本实用新型一些具体实施例中，在晷盘110的上晷面的中部设有上侧真太阳时计时环111。在晷盘110的下晷面的中部设有下侧真太阳时计时环(图中未示出)。具体地，上侧真太阳时计时环111按顺时针等分为子时、丑时、寅时、卯时、辰时、巳时、午时、未时、申时、酉时、戌时和亥时。下侧真太阳时计时环按逆时针等分为子时、丑时、寅时、卯时、辰时、巳时、午时、未时、申时、酉时、戌时和亥时。
47.在本实用新型一些具体实施例中，在晷盘110的上晷面的中部还设有上侧刻度环112，且上侧刻度环112圈设于上侧真太阳时计时环111的外侧。在晷盘110的下晷面的中部还设有下侧刻度环(图中未示出)，且下侧刻度环圈设于下侧真太阳时计时环的外侧。具体地，上侧刻度环112按顺时针等分为72刻，下侧刻度环按逆时针等分为72刻。
48.在本实用新型一些具体实施例中，晷盘110的上晷面的边缘设有经度环113，且经度环113圈设于上侧刻度环112的外侧。经度环113等分为360
°
，在经度环113上标识有0
°
、10
°
、20
°
、30
°…
340
°
、350
°
。需要说明的是，平太阳是美国天文学家纽康提出来的。平太阳日是经由观察太阳相对于恒星的周日运动，所获得的平均太阳时，经由人为的调整而显示在时钟上的时间。时钟所表示的时间为平太阳时，而赤道式日晷100所表示的时间为真太阳时。一般情况下，赤道式日晷100所指示的时间与钟表上显示的时间并不能相对应，存在一定误差。而一般地区所使用的平太阳时也不一定为该地所处地理坐标的经度相对应的平太阳时，使得误差更大。通过在晷盘110的上晷面增设经度环113，在安装晷盘110前，根据安置地点的地理坐标的经度使晷盘110绕自身的轴线旋转一定的角度，再将晷盘110固定在底座上。
49.举例说明，北京的地理坐标的经度为东经120
°
，北京时间为东经120
°
所对应的平太阳时。若赤道式日晷100的安置地点位于东经116
°
，那么，在安装晷盘110前，需将晷盘110绕自身的轴线逆时针转动4
°
，以抵消由经度差引起的时差。若赤道式日晷100的安置地点位于东经130
°
，那么，在安装晷盘110前，需将晷盘110绕自身的轴线顺时针转动10
°
，以抵消由经度差引起的时差。当赤道式日晷100的安置地点位于东经120
°
时，午时(12时)的晷针120的投影应落至0
°
刻线上。借助经度环113，在安装晷盘110前，根据安置地点的地理坐标的经度使晷盘110绕自身的轴线旋转一定的角度，能够有效地消除平时差，使得计时功能更为精准。
50.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、“一个具体实施例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
51.以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型的构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种赤道式日晷，其特征在于，包括：晷盘、晷针、上承影段和下承影段；所述晷盘倾斜设置，北侧较低，南侧较高，且所在面平行于天赤道；所述晷针倾斜设置，且所在直线与所述晷盘所在平面相互垂直，中部预埋于所述晷盘的中部的内部，顶端朝向北天极，底端朝向南天极；所述上承影段为弧形结构，设于所述晷盘的上晷面的西侧或东侧，两端分别沿所述晷盘的周向延伸；所述下承影段为弧形结构，设于所述晷盘的下晷面的东侧或西侧，两端分别沿所述晷盘的周向延伸；所述上承影段和所述下承影段的方向相对设置。2.根据权利要求1所述的赤道式日晷，其中，所述上承影段的弧长为所述晷盘的上晷面的周长的1/4-1/2；所述下承影段的弧长为所述晷盘的下晷面的周长的1/4-1/2。3.根据权利要求2所述的赤道式日晷，其中，两所述上承影段的侧面分别与所述晷盘的上晷面相互垂直；两所述下承影段的侧面分别与所述晷盘的下晷面相互垂直。4.根据权利要求2所述的赤道式日晷，其中，两所述上承影段的相邻端分别凸出所述晷盘的上晷面第一预设高度；两所述上承影段的背离端分别凸出所述晷盘的上晷面第二预设高度；所述第一预设高度大于所述第二预设高度；两所述下承影段的相邻端分别凸出所述晷盘的下晷面第三预设高度；两所述下承影段的背离端分别凸出所述晷盘的下晷面第四预设高度；所述第三预设高度大于所述第四预设高度。5.根据权利要求1至4任一项所述的赤道式日晷，其中，所述晷盘的上晷面的中部设有上侧真太阳时计时环；所述晷盘的下晷面的中部设有下侧真太阳时计时环。6.根据权利要求5所述的赤道式日晷，其中，所述上侧真太阳时计时环按顺时针等分为子时、丑时、寅时、卯时、辰时、巳时、午时、未时、申时、酉时、戌时和亥时；所述下侧真太阳时计时环按逆时针等分为子时、丑时、寅时、卯时、辰时、巳时、午时、未时、申时、酉时、戌时和亥时。7.根据权利要求5所述的赤道式日晷，其中，所述晷盘的上晷面的中部还设有上侧刻度环，且所述上侧刻度环圈设于所述上侧真太阳时计时环的外侧；所述晷盘的下晷面的中部还设有下侧刻度环，且所述下侧刻度环圈设于所述下侧真太阳时计时环的外侧。8.根据权利要求7所述的赤道式日晷，其中，所述上侧刻度环按顺时针等分为72刻；所述下侧刻度环按逆时针等分为72刻。9.根据权利要求7所述的赤道式日晷，其中，所述晷盘的上晷面的边缘设有经度环，且所述经度环圈设于所述上侧刻度环的外侧。10.根据权利要求9所述的赤道式日晷，其中，所述经度环等分为360
°
。

技术总结
本实用新型涉及一种赤道式日晷，包括晷盘、晷针、上承影段和下承影段；晷盘倾斜设置，北侧较低，南侧较高，且所在面平行于天赤道；晷针倾斜设置，且所在直线与晷盘所在平面相互垂直，中部预埋于晷盘的中部的内部，顶端朝向北天极，底端朝向南天极；上承影段为弧形结构，设于晷盘的上晷面的西侧或东侧，两端分别沿晷盘的周向延伸；下承影段为弧形结构，设于晷盘的下晷面的东侧或西侧，两端分别沿晷盘的周向延伸。上承影段和所述下承影段的方向相对设置。如此，在春分日和秋分日的前后几天的上午时段或者下午时段，使晷针的投影能够被呈现，进而降低了赤道式日晷的计时功能受春分节气和秋分节气的影响程度。分节气的影响程度。分节气的影响程度。


技术研发人员：张培华 李易轩 于小轩
受保护的技术使用者：张培华
技术研发日：2023.05.04
技术公布日：2023/9/19