基本信息

第一作者姓名：杨欣蓓

性别：女

民族：汉族

第一作者学校：福建省厦门第一中学

第一作者人所在年级：高一

第一作者人所在年级：

性别：

民族：

第二作者人所在学校：

第二作者人所在年级：

辅导教师姓名：黄建通

作品摘要

*结构组成：

本作品由天球、转轴、地平坐标圆盘、圆盘支座、立柱、垂向半圆盘、底座构成，天球通过转轴与地平坐标圆盘的东西两端铰接，并可沿着左右方向进行±90°垂向转动。

*主要特征：

天球外表面设有间隔12°且通过南北天极的15道时圈、二十四节气日月球视运动轨迹圈、月球周年回归运动轨迹螺线及对应的图文标记，地平坐标圆盘上表面设有角度刻度及对应的图文标记，垂向半圆盘设有南北纬角度刻度和月球高度角刻度及对应的图文标记。

*主要用途：

通过天球与地平圈的相对转动，可直观反映位于地球上任意地点的观测者在每年中任意一天月球的视位置和视运动轨迹，从中可获取该日月球直射点的赤纬值、月球周日视运动运行轨迹、月球出没方位、月球出没地平圈的滞空时间、月球上中天高度角以及通过月球周年回归运动轨迹螺线了解月球赤纬值周年变换规律等信息。

*创新点：

巧妙运用地平坐标系进行结构设计，通过天球与地平圈的相对转动，可直观反映位于地球上任意地点的观测者在每年中任意一天月球的视位置和视运动轨迹，从中可获取该日月球直射点的赤纬值、月球周日视运动运行轨迹、月球出没方位、月球出没地平圈的滞空时间、月球上中天高度角以及通过月球周年回归运动轨迹螺线了解月球赤纬值周年变换规律等信息。

作品说明

*问题提出：

*提出的问题和解决的问题：

月球是地球唯一的一颗天然卫星，也是距地球最近的可见天体，它与地球及人类生活有密切关系。月球在自转的同时又围绕地球公转，地球在自转的同时又带着月球围绕太阳公转，从而导致月球视运动比太阳视运动复杂。

研究问题的原因和意义：

本作品将日月地天体系统会合视运动中最复杂的月球视位置和视运动轨迹直接呈现在一个以地平坐标为观测平台的天球面上的仪器， 可在教学、 科普教育、 海洋渔业等领域得到应用。

*解决方案：

解决问题的办法：

本作品设有天球、转轴、地平坐标圆盘、圆盘支座、立柱、垂向半圆盘、底座。天球通过转轴可沿着左右方向进行±90°垂向转动，固置在地平坐标圆盘中心的圆盘支座与立柱上端垂直连接，垂向半圆盘与地平坐标圆盘垂直固置在地平坐标圆盘南北方向，立柱与底座连接后形成整体。天球的南北端为南天极和北天极，天球的东西端各设有一个轴孔，天球经向设有间隔12°的15道时圈，间隔分别为月球周年回归运动的1天或月球周日视运动的50分钟。通过天球轴孔和南北天极的时圈称为六时圈，设有夏至28.58°N、大暑（小满）24.55°N、处暑（谷雨）14.04°N、秋分（春分）0°、霜降（雨水）14.04°S、小雪（小寒）24.55°S、冬至28.58°S、小暑（芒种）17.54°N、立秋（立夏）12.67°N、白露（清明）4.56°N、寒露（惊蛰）4.56°S、立冬（立春）12.67°S、大雪（大寒）17.54°S所对应方位的纬度圈为二十四节气日月球视运动轨迹圈，由上述标注点按节气顺序用螺线连接的线段为月球周年回归运动轨迹螺线。地平坐标圆盘设有角度刻度、东西南北、地平圈等图文标记。

发明研究的重点：

二十四节气月球直射点纬度值的确定，非节气日月球周年回归运动轨迹螺线的连接，相邻时圈间隔夹角的选择。 

发明研究的难点：

天球与地平坐标圆盘相对转动的结构设计及垂向半圆盘的定位。

发明研究的难点：

天球与地平坐标圆盘相对转动的结构设计及垂向半圆盘的定位。

本发明使用方法、附图说明性文字：

使用时， 根据观测者所在地的纬度将天球转动到天赤道对齐垂向半圆盘上的对

应纬度位置（观测点位于北半球朝右转、 观测点位于南半球朝左转）， 依照观测日期确定该日月球视运动轨迹圈（非节气日可沿着月球周年回归运动轨迹螺线上获取对应的赤纬值） 后可获取如下信息：

1.天球上该日的月球视运动轨迹圈与地平坐标圆盘交叉位置的方位即为该日月

出月落（东出西落） 方位。

2.累计地平圈上方的天球时圈数量得出该日月出至月落的滞空时间。

3.该日的月球视运动轨迹圈在垂向半圆盘上所对应的仰角即为该日月球上中天

的高度角。

4.通过天球上月球周年回归运动轨迹螺线， 可获取一年四季中每日的赤纬值和

可展现月球直射点赤纬值的周年变化规律。

5.若该日月球视运动轨迹圈整圈位于地平圈下方， 则表明同纬度的观测者昼夜

均观测不到月出月落。

*使用或试用效果：

从中可获取该日月球直射点的赤纬值、月球周日视运动运行轨迹、月球出没方位、月球出没地平圈的滞空时间、月球上中天高度角以及通过月球周年回归运动轨迹螺线了解月球赤纬值周年变换规律等信息。

*优点：

本作品具有结构轻巧、操作简便、可视性强、通用性好等特点，可作为克服抽象教学弊端的实物教具帮助学生对相关天文地理知识的理解和掌握，亦可作为科普演示装置来激发青少年探究科学的兴趣和构筑航天、探月等未来梦想，也可作为与潮汐相关的海洋、渔业等部门日常工作使用工作的仪器。

*还需进一步研究的问题：

本作品进一步改进的措施有下列2个：第一，可依照不同的适用对象设计和创造不同规格大小的系列产品分别出售。第二，在批量生产时，尽可能将天球上的线段及文字印刷在透明天球的内侧，可有效规避在使用过程中的磨损。

作品图片

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