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1、(10)申请公布号 CN 103399366 A (43)申请公布日 2013.11.20 CN 103399366 A *CN103399366A* (21)申请号 201310335373.X (22)申请日 2013.08.02 G01W 1/12(2006.01) (71)申请人 廖云开 地址 528300 广东省佛山市顺德区龙江仙塘 市场路 4 号 (72)发明人 廖云开 (74)专利代理机构 佛山市粤顺知识产权代理事 务所 44264 代理人 唐强熙 (54) 发明名称 太阳年长度的测量方法 (57) 摘要 一种太阳年长度的测量方法， 定义秋分日前 后每 24 小时的日影线差值为 。
2、X， 秋分日前后某一 天的日影线长度为 Y， 同时记录次年同时段的日 影线长度 Z， 则有太阳年长度为 365+（Y-Z） /X 日。 本发明通过在秋分日前后测量建筑物的日出或日 落时的日影线， 改变在冬至测量太阳年长度的时 间， 测量原理一样， 不受地理位置限制， 利用日出 日落时太阳接近地平线， 增加了同一建筑物的日 影长度， 利用秋分日前后每 24 小时太阳的角度变 化大又稳定， 放大日影变化的角度， 达到准确快捷 的测量效果， 利用秋分前后地球运行到太阳角度 变化最大和最稳定的轨道时段， 测量时段有很多 选择， 按地理位置调动， 利用秋分日早晚测量太阳 年长度， 适用于全世界任何地区，。
3、 是天文测量方法 的重大进步。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103399366 A CN 103399366 A *CN103399366A* 1/1 页 2 1. 一种太阳年长度的测量方法， 包括测量尺和一垂直固定建筑物， 其特征是在秋分日 前后测量建筑物的日出或日落时的日影线， 其中秋分日前后每 24 小时太阳的角度变化都 一样， 则有每 24 小时的日影线差值相当 ； 定义每 24 小时的日影线差值为 X， 秋分日前后 。
4、某一天的日影线长度为 Y， 同时记录次年同时段的日影线长度 Z， 则有太阳年长度为 365+ （Y-Z） /X 日。 2. 根据权利要求 1 所述太阳年长度的测量方法， 其特征是所述秋分日前后包括秋分日 前 1-3 天开始到秋分日后 1-3 天。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述太阳年长度的测量方法， 其特征是所述秋分日为北半球秋 分日， 北半球秋分日可替换为南半球春分日。 4. 根据权利要求 3 所述太阳年长度的测量方法， 其特征是所述日影线投影在地平线 上。 权 利 要 求 书 CN 103399366 A 2 1/3 页 3 太阳年长度的测量方法 技术领域 0001 本发明涉及一种太。
5、阳年长度的测量方法。 背景技术 0002 地球沿地球公转轨道运行， 地球运行到公转轨道那一个位置， 直接反映在太阳光 照到地面上固定建筑物的影子， 太阳光照到地面上固定建筑物的影子， 早晚太阳在地平线 上， 地面上固定建筑物不高就有很长的影子， 中午太阳在中天位置， 地面上固定建筑物影子 长度要根据纬度改变， 纬度越高中午太阳的影子越长， 纬度越低中午太阳的影子越短， 南北 回归线之间中午甚至没有太阳的影子， 出现 “立竿无影” 的天文现象， 南北回归线之间地区 利用中午是很难准确测量出太阳年长度的。 0003 自古到今天文学家都是在每年冬至日前后中午测量太阳的影子长度， 以在北 纬 40 度。
6、测量为例， 如图 1， 在北纬 40 度冬至点在中午 12 点太阳的高度是 26 34， 固定建筑物高度 10 米， 日影长度约 20 米， 刻上记痕， 下一天中午 12 点太阳的高度是 26 33 30 ( 万年历太阳高度没有秒角， 冬至前后两天太阳角度变化 1 分角， 冬至前 后 1 天就是 30 秒角 )， 再测量一次， 刻上记痕， 两条刻痕之间距离约 2.9 毫米， 等到 365 日 后中午 12 点再测量一次时， 刻痕还差约 0.7 毫米才到第一条刻痕， 0.72.9=0.2414( 接近 0.2422 日 )， 所以现在计算出一太阳年的长度 365.2422 日。但是， 这样细小刻。
7、度不适宜普 及教育， 南北回归线之间中午甚至没有太阳的影子， 更不能测量太阳年的长度。 0004 利用冬至日中午测量固定建筑物的影子最长时， 计算太阳年长度存在一些缺点， 太阳年是地球在公转轨道运行一圈的时间， 日历把地球公转轨道划分出 12 等份， 每一份时 间长度约 30 日零 10 小时 28 分 12 秒。由于不是整日数， 冬至日虽然是在同一天， 但冬至点 会在这天的不同时间， 中午固定建筑物的影子长度会出现误差， 就不能准确计算太阳年的 长度。 0005 北半球中午太阳照射固定建筑物的影子变化规律是， 春分后太阳逐日升高， 日影 逐日缩短向南移， 到夏至太阳升到最高处， 如果夏至点在。
8、中午 12 点之前， 到中午 12 点正测 量时太阳已经回落了， 如果夏至点在中午 12 点之后， 到中午 12 点正测量时太阳还要升高， 过了夏至点太阳高度开始回落， 日影逐日延长向北移， 到冬至太阳降到最低处， 如果冬至点 在中午 12 点之前， 到中午 12 点正测量时太阳已经升高了， 如果冬至点在中午 12 点之后， 到 中午 12 点正测量时太阳还要降落， 过了冬至点太阳高度开始升高， 日影逐日缩短向南移， 到夏至太阳升到最高处， 夏至点和冬至点是太阳高低的回归节点， 测量数据不稳定， 所以天 文学需要长期测量才能定出太阳年的长度。以在北纬 40 度测量为例， 如图 1， 在北纬 4。
9、0 度 冬至日中午太阳的高度是 26 34， 固定建筑物高度 10 米， 日影长度约 20 米， 刻上记痕， 下一天再测量一次， 如果冬至点在晚上 11 点， 刻上记痕时太阳还未降到最低处， 到晚上 11 点太阳高度才开始升高， 下一天再测量一次时， 两条刻记痕会重叠在一起， 不能反映出 24 小时太阳的角度变化， 这次测量数据就要作废了， 要等到冬至点在中午 12 点那一年才能测 量太阳年的长度。冬至点在地方时中午 12 点正的条线上， 年年都有， 但在测量者同一条线 说 明 书 CN 103399366 A 3 2/3 页 4 上的概率是千万份之一， 几乎等于零， 所以天文学用长期测量值平。
10、均， 测量出太阳年的长度 也只是近似值， 不是准确数据。而且， 由于冬至日前后中午太阳的角度变化很少， 太阳的影 子长度变化也很少， 天文学家需长期测量太阳的影子长度才能计算出太阳年的长度， 低纬 度地区太阳较高太阳的影子长度变化更少， 是不能测量太阳年长度的。 发明内容 0006 本发明的目的旨在提供一种容易理解、 测量精度高的太阳年长度的测量方法， 以 克服现有技术中的不足之处。 0007 按此目的设计的一种太阳年长度的测量方法， 包括测量尺和一垂直固定建筑物， 其特征是在秋分日前后测量建筑物的日出或日落时的日影线， 其中秋分日前后每 24 小时 太阳的角度变化都一样， 则有每24小时的日。
11、影线差值相当 ； 定义每24小时的日影线差值为 X， 秋分日前后某一天的日影线长度为 Y， 同时记录次年同时段的日影线长度 Z， 则有太阳年 长度为 365+（Y-Z） /X 日。所述秋分日前后包括秋分日前 1-3 天开始到秋分日后 1-3 天。 0008 所述秋分日为北半球秋分日， 北半球秋分日可替换为南半球春分日。 0009 所述日影线投影在地平线上。 0010 本发明通过在秋分日前后测量建筑物的日出或日落时的日影线， 改变在冬至测量 太阳年长度的时间， 测量原理一样， 测量结果准确快捷， 不受地理位置限制， 利用日出日落 时太阳接近地平线， 增加了同一建筑物的日影长度， 利用秋分日前后每。
12、 24 小时太阳的角度 变化大又稳定， 放大日影变化的角度， 达到准确快捷的测量效果， 利用秋分前后地球运行到 太阳角度变化最大和最稳定的轨道时段， 每天测量时段有很多选择， 按地理位置调动， 利用 秋分日早晚测量太阳年的长度， 适用于全世界任何地区。 是天文测量方法的改革创新， 是天 文测量方法的重大进步。 0011 本发明适合天文台测量和教科书天文测量技术使用， 天文台不需要年年测量太阳 年长度， 隔若干年测量一次就知道地球公转速度快了还是慢了， 秋分日前后相隔 365 日两 条日影线相隔长了， 地球公转速度就慢了， 秋分日前后相隔 365 日两条日影线相隔短了， 地 球公转速度就快了， 。
13、秋分日前后相隔 365 日两条日影线重叠， 太阳年的长度就只有 365 天 了。 附图说明 0012 图 1 为现有技术中北纬 40 度冬至日测量例子图 ； 0013 图 2 为本发明中北纬 40 度秋分日测量例子图。 0014 图中 ： O 为太阳， L 为子午线， A 为冬至日日影线刻痕， B 为冬至日次日日影线刻痕， C 为次年冬至日日影线刻痕， a 为秋分日日影线刻痕， b 为秋分日次日日影线刻痕， c 为次年 秋分日日影线刻痕。 具体实施方式 0015 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。 0016 参见图 2， 一种太阳年长度的测量方法， 包括测量尺和一垂直固定建筑物， 在秋。
14、分 日前后测量建筑物的日出或日落时的日影线， 日影线投影在地平线上。其中秋分日前后每 说 明 书 CN 103399366 A 4 3/3 页 5 24 小时太阳的角度变化都一样， 则有每 24 小时的日影线差值相当 ； 定义每 24 小时的日影 线差值为 X， 秋分日前后某一天的日影线长度为 Y， 同时记录次年同时段的日影线长度 Z， 则 有太阳年长度为 365+（Y-Z） /X 日。秋分日前后包括秋分日前 1-3 天开始到秋分日后 1-3 天。 秋分日为北半球秋分日， 北半球秋分日可替换为南半球春分日。 本实施例中X=ab, （Y-Z） =ac。 0017 在北纬 40 度秋分日下午 5 。
15、点 40 分太阳的高度约 5 度， 固定建筑物高度 10 米， 日 影长度 100 米以上， 取距固定建筑物 100 米处刻上记痕， 比冬至日日影长度扩大 5 倍， 秋分 日前后下午5点40分24小时太阳的角度变化约30分角， 比冬至日太阳的角度变化扩大60 倍， 日影长度加太阳的角度变化就扩大 300 倍了， 以 1 毫米计算的长度就扩大到 30 厘米了， 用普遍的民用钢尺都可以测量太阳年的长度。秋分日前后每 24 小时太阳的角度变化都一 样， 不需要秋分点对准秋分日下午 5 点 40 分。 0018 秋分日日落方位角 90 12， 秋分日前一天日落方位角 90 43， 秋分日前两 天日落方。
16、位角 91 13， 秋分日后一天日落方位角 89 42， 秋分日后两天日落方位角 89 11 ( 参考资料万年历 )， 每天太阳的角度有 30 分角的变化， 是冬至日中午太阳角度 变化的 60 倍。 0019 例如， 在北纬 40 度秋分日下午 5 点 40 分太阳的高度约 5 度， 固定垂直建筑物高度 10 米， 日影长度 100 米以上， 在距垂直固定建筑物 100 米处按日影刻上一道记痕， 等 24 小 时后在距垂直固定建筑物100米处按日影刻又上一道记痕， 两条刻痕之间距离约87.267厘 米， 这是太阳24小时角度移动的弧线长度， 等到365日后下午5点40分再测量一次， 刻上记 痕。
17、这是地球在公转轨道行走了 365 日的刻痕， 这刻痕还差约 21.136 厘米才到第一条刻痕， 地球要地球在公转轨道继续行走 0.2422 日才到上一年秋分日下午 5 点 40 分的起点， 计算 公式 21.13687.267=0.2422 日。 0020 最好在秋分日前 3 天下午 5 点 40 分开始测量， 连续测量 7 天， 在距垂直固定建筑 物 100 米处就有 7 道相隔约 87.267 厘米的刻痕， 等下一年秋分日前 3 天下午 5 点 40 分开 始测量， 连续测量 7 天， 在距垂直固定建筑物 100 米处也有 7 道相隔约 87.267 厘米的刻痕， 每道刻痕都还差约 21.136 厘米才到上一年的刻痕， 避免下一年秋分日前后下午阴天下雨 没有太阳出现， 这样一年多几天就可以测量到太阳年的长度了。 说 明 书 CN 103399366 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103399366 A 6 。