DE4035635C1

DE4035635C1 - Planetarium mechanism with arm rotatable about socket - has circular disc and gnomon insertable at any globe point

Info

Publication number: DE4035635C1
Application number: DE19904035635
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr. 2302 Flintbek De Newig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-11-09
Filing date: 1990-11-09
Publication date: 1992-05-07
Anticipated expiration: 2010-11-10

Abstract

The celestial orrery model, showing seasonal changes caused by the angle of the ecliptic, consists of a base carrying a rotary arm which has at its outer end a rotray globe at 23.5 deg to vertical. Light from a point source in the base is focussed into a beam and a device shows the shadow caused by the sun. A quomon device (20), which can be placed at any point on the globe (14) comprises a circular disc (22) and a quomon (24) in the disc centre and pointing away from the globe. The light is pref. focussed by a Fresnel lens (18). ADVANTAGE - Facility for the quomon shadow evaluation in true relation to earth (globe).

Description

Die Erfindung betrifft ein Tellurium zur Darstellung der bei der täglichen Rotation und dem jährlichen Umlauf der Erde um die Sonne eintretenden Er scheinungen, besonders des durch den Winkel der Ek liptik bedingten Wechsels der Jahreszeiten mit einem Sockel, einem auf dem Sockel um diesen drehenden Arm, einem auf dem ausragenden Ende des Arms unter einem Win kel von 23,5° zur Vertikalen angeordneten drehbaren Glo bus, einer nahezu punktförmigen Lichtquelle, die in der Drehachse des Sockels angeordnet ist, einer optischen Einrichtung, die das Licht der Lichtquelle bündelt, und einer Vorrichtung zur Darstellung des durch die Sonne bedingten Schattenwurfes. The invention relates to a tellurium to represent the in the daily rotation and the annual rotation of the earth around the sun entering Er appearances, especially that of the angle of the Ek liptic change of seasons with a Base, one on the base around this rotating arm, one on the protruding end of the arm under a win angle of 23.5 ° to the vertical rotatable glo bus, an almost punctiform light source used in the Axis of rotation of the base is arranged, an optical Device that bundles the light from the light source, and a device for representing the sun conditional shadow cast.

Ein solches Tellurium ist beispielsweise in der DE-GM 19 31 710 beschrieben, jedoch kann auf dem Globus dieses Telluriums der Schatten nicht der Wirklichkeit entspre chend und nur an einer begrenzten Anzahl von Orten dar gestellt werden.Such a tellurium is, for example, in DE-GM 19 31 710 described, but this can be done on the globe Tellurium shadow does not correspond to reality only in a limited number of locations be put.

Um einen sichtbaren Schatten zu erzielen, muß ein Gegen stand auf dem Globus so groß sein, daß die Länge seines Schattens durch die Krümmung der Oberfläche des Globus beträchtlich vergrößert wird. Dies entspricht nicht den wirklichen Verhältnissen auf der Erde, wo ein Schatten auf eine in fast beliebiger Näherung flache ebene Ober fläche fällt. Weiter wird durch die nicht parallele Aus leuchtung des Globus, also dadurch, daß der Lichteinfall nicht parallel zum Arm des Telluriums erfolgt, der Schatten zusätzlich verlängert.To achieve a visible shadow, a counter must stood on the globe so large that the length of his Shadow through the curvature of the surface of the globe is considerably enlarged. This is not the case real conditions on earth where a shadow on a flat surface in almost any approximation area falls. Further is due to the non-parallel out Illumination of the globe, so that the incidence of light not parallel to the arm of the tellurium, which The shadow is also extended.

Diese beiden Effekte machen eine Auswertung der Länge eines Schattens im Verhältnis zur Länge des schattenwer fenden Körpers unmöglich. Eine solche Auswertung wäre im Unterricht aber durchaus wünschenswert.These two effects make an evaluation of the length a shadow in relation to the length of the shadow impossible body. Such an evaluation would be in Lessons desirable.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Tellurium zu schaffen, bei dem man die Länge des Schattens eines schattenwerfenden Körpers auswerten kann, weil der Schatten in dem auf der Erde in realitas auftretenden richtigen Verhältnis zur Länge des schattenwerfenden Körpers entsteht.The object of the invention is therefore to tellurium create one in which the length of the shadow one shadow-casting body because of the Shadows in that occurring on earth in realitas right ratio to the length of the shadow casting Body arises.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine an einem beliebigen Ort des Globus aufsetzbare "Schattenstabscheibe" bestehend aus einer kreisförmigen Scheibe und einem auf der Mitte der Scheibe angeordneten vom Globus wegweisenden Schattenstab und Mitteln zum Be festigen der "Schattenstabscheibe" auf dem Globus vorge sehen sind.According to the invention, this object is achieved in that one that can be placed anywhere in the world "Shadow rod disc" consisting of a circular Disc and one placed on the center of the disc shadow stick pointing away from the globe and means for loading consolidate the "shadow bar disc" on the globe are seen.

Vorzugsweise wird die das Licht bündelnde optische Ein richtung eine Fresnellinse sein. Eine solche Fresnellin se erlaubt es, mit sehr geringen Bautiefen der Linse, - und damit der gesamten optischen Einrichtung - , eine Parallelisierung des Lichtes einer punktförmigen Licht quelle zu erreichen. Damit wird es auch erstmals mög lich, mit geringem Aufwand, also für Tellurien geeignet, die Ausleuchtung der Erde von der Sonne in einem richti gen Verhältnis darzustellen. Bisher wurde immer nur ein kleinerer Teil des Globus von der relativ nahen punkt förmigen Lichtquelle beschienen.Preferably, the light bundles the optical on direction is a Fresnel lens. Such a Fresnellin se allows the lens to be built with very shallow depths, and thus the entire optical device -, a Parallelization of the light of a point light to reach source. It will also be possible for the first time Lich, with little effort, so suitable for telluria, the illumination of the earth from the sun in one direction to represent the relationship. So far, there has only been one smaller part of the globe from the relatively close point shaped light source.

Weiter wird empfohlen, den Globus aus einem magnetisier baren Metall zu fertigen und die Scheibe mit drei Füßen mit Magneten zu versehen. Dadurch wird es möglich, die Scheibe an beliebigen Orten des Globus aufzusetzen, wo sie sicher haften bleibt.It is also recommended to magnetize the globe baren metal and the disc with three feet to be provided with magnets. This will make it possible To put a disk anywhere on the globe where it sticks securely.

In einer bevorzugten Ausführung wird die Scheibe der "Schattenstabscheibe" in einem inneren kreisförmigen Zentralbereich durchsichtig und in einem äußerem Bereich undurchsichtig sein. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß man den von dem Schattenstab auf der "Schattenstab scheibe" geworfene Schatten in dem äußeren Bereich auf der Scheibe gut sehen kann, während man in einem inneren Bereich den Ort des Globus, an dem sich der Schattenstab befindet, sehen kann. Der durchsichtige Bereich sollte klein gewählt sein, so daß man nur in diesem kleinen Be reich den Schatten des Schattenstabes direkt auf dem Globus sieht. In diesem kleinen Bereich haben die Ver zerrungen durch die gewölbte Kugeloberfläche noch keine wesentliche Bedeutung. In a preferred embodiment, the disc is the "Shadow rod disc" in an inner circular Central area transparent and in an outer area be opaque. This version has the advantage that the one from the shadow stick on the "shadow stick discard "cast shadows in the outer area the disc can be seen well while inside Area the location of the globe where the shadow stick is located, can see. The see-through area should be chosen small, so that only in this small Be reach the shadow of the shadow stick directly on the Globe sees. In this small area, the Ver no strains due to the curved spherical surface essential importance.

Weiter wird vorgeschlagen, auf dem Arm des Telluriums einen Schlitten zu befestigen, der zum Verschieben der Fresnellinse parallel zum Arm geeignet ist. Vorzugsweise wird die Länge des Schlittens so zu bemessen sein, daß sie es erlaubt, die Fresnellinse so nah an den Globus zu schieben, daß nur noch ein Lichtpunkt auf dem Globus er scheint, andererseits sie jedoch so nahe an die Licht quelle zu schieben ist, daß auch ein an einer gesonder ten Stange befestigter Mond neben dem Globus mit er leuchtet wird. Diese Verschiebbarkeit der Fresnellinse, wobei bei einer Verschiebung aus der Idealposition mit der Lichtquelle im Brennpunkt natürlich die Parallelität des auf den Globus auftreffenden Lichtes verloren geht, erlaubt es durch einen Lichtfleck auf dem Globus den Ort auf dem Globus darzustellen, an dem die Sonne im Zenit ist. Andererseits kann in einer entgegengesetzten Stel lung ein neben dem Globus angebrachter Mond mit beleuch tet werden, wodurch die Mondphasen erklärt werden kön nen.It is also proposed on the arm of the tellurium to attach a sled that is used to move the Fresnel lens parallel to the arm is suitable. Preferably the length of the slide will be such that it allows the Fresnel lens to be so close to the globe push that only one point of light on the globe he shines on the other hand however it is so close to the light The source to be pushed is that also on a separate tethered moon next to the globe with he is lit. This displaceability of the Fresnel lens, with a shift from the ideal position with the light source in focus, of course, the parallelism of the light striking the globe is lost, it allows the place through a spot of light on the globe on the globe where the sun is at its zenith is. On the other hand, in an opposite position a moon next to the globe with lighting which explains the phases of the moon nen.

Abschließend wird vorgeschlagen, den Globus mit weißer abwaschbarer Farbe mit aufgezeichneten Kontinenten und Ländern etc. auszuführen.In conclusion, it is proposed to make the globe white washable color with recorded continents and Countries, etc.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:In the following the invention with reference to a drawing described. It shows:

Fig. 1 das gesamte Tellurium und Fig. 1 shows the entire tellurium and

Fig. 2 die "Schattenstabscheibe". Fig. 2, the "shadow rod disc".

Das Tellurium, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, besteht aus einem Sockel 10, einem auf dem Sockel 10 um diesen drehenden Arm 12, einem auf dem ausragenden Ende des Arms 12 unter einem Winkel von 23,5° zur Vertikalen an geordneten drehbaren Globus 14, einer nahezu punktförmi gen Lichtquelle 16, einer Fresnellinse 18, einer "Schattenstabscheibe" 20 aus einer kreisförmigen Scheibe 22 und einem auf der Mitte der Scheibe 22 angeordneten vom Globus wegweisenden Schattenstab 24.The tellurium, as shown in Fig. 1, consists of a base 10 , one on the base 10 around this rotating arm 12 , one on the projecting end of the arm 12 at an angle of 23.5 ° to the vertical on orderly rotatable Globe 14 , an almost punctiform gene light source 16 , a Fresnel lens 18 , a "shadow rod disc" 20 made of a circular disc 22 and a shadow rod 24 arranged on the center of the disc 22 and pointing away from the globe.

Weiter ist in dem Tellurium ein an einer Halterung ange brachter Mond 26 vorgesehen, der um die Erde rotieren kann. Im Arm 12 ist am distalen Ende ein Getriebe 28 vorgesehen, das die Rotation des Mondes 26 steuert.Furthermore, a moon 26 attached to a holder is provided in the tellurium, which can rotate around the earth. A gear 28 is provided in the arm 12 at the distal end, which controls the rotation of the moon 26 .

In einem unter dem Globus 14 angeordneten Kasten befin det sich ein weiteres Getriebe 30 für die Rotation des Globus 14.Befin in a cylinder disposed under the globe box 14 to a further gear det 30 for the rotation of the globe fourteenth

Auf dem Globus 14 ist zur Verdeutlichung der Erdachse am nördlichen Pol eine nagelförmige Spitze 32 angebracht. Sie zeigt die Richtung an, in der die Erdachse von der Normalen der Ebene des Umlaufs um die Sonne ausgelenkt ist. Ein an dem Kasten des Getriebes 30 angeordneter Pfeil 34 zeigt dabei noch auf einer Scheibe 36 die je weilige Jahreszeit an.A nail-shaped tip 32 is attached to the globe 14 at the northern pole to clarify the earth's axis. It indicates the direction in which the earth's axis is deflected from the normal of the plane of the orbit around the sun. An arrow 34 arranged on the box of the transmission 30 also shows the respective season on a disk 36 .

An der Lichtquelle 16 befindet sich ein mit einem Halter an dem Arm 12 angebrachter Blendschutz 38, der verhin dert, daß das Licht der Lichtquelle 16 auch nach hinten strahlt.At the light source 16 is a with a holder on the arm 12 attached anti-glare 38 , which prevents that the light of the light source 16 also radiates to the rear.

Der Schlitten, auf dem die Fresnellinse 18 verschiebbar angeordnet sein soll, ist in Fig. 1 nicht dargestellt.The carriage on which the Fresnel lens 18 is to be slidably arranged is not shown in FIG. 1.

Durch ihn soll die Fresnellinse 18 so nah an den Globus 14 zu schieben sein, daß nur noch ein Lichtpunkt auf dem Globus 14 erscheint, der den Ort auf der Erde symboli siert, über dem die Sonne gerade im Zenit steht. Through him, the Fresnel lens 18 should be pushed so close to the globe 14 that only one point of light appears on the globe 14 , which symbolizes the location on earth above which the sun is at its zenith.

Andererseits soll die Fresnellinse 18 jedoch so nahe an die Lichtquelle 16 zu schieben sein, daß auch ein an ei ner gesonderten Stange befestigter Mond 26 neben dem Globus zusammen mit dem Globus, der die Erde darstellt, erleuchtet wird.On the other hand, the Fresnel lens 18 should, however, be so close to the light source 16 that a moon 26 attached to a separate rod is also lit next to the globe together with the globe that represents the earth.

Unterhalb der Lichtquelle 16 ist eine Scheibe 40 ange bracht, an der man, wie auch an de Scheibe 36, die mit dem Arm 12 am Tellurium eingestellten Jahreszeiten able sen kann.Below the light source 16 is a disk 40 is introduced , on which one can, as well as on the disk 36 , the seasons set with the arm 12 on the tellurium.

An dem dem Globus 14 gegenüberliegenden Teil des Armes 12 ist ein Motor 42 und ein Getriebe 44 angeordnet, die die Bewegungsenergie auf den Arm 12 aufbringen. Das Ge triebe 44 ist wie der Motor 42 fest mit dem Arm 12 ver bunden und greift mit einem Zahnrad ein auf dem oberen Rand des Sockels 10 befindliches Zahnkranz.On the part of the arm 12 opposite the globe 14 , a motor 42 and a gear 44 are arranged, which apply the kinetic energy to the arm 12 . The Ge gear 44 is like the motor 42 with the arm 12 a related party and engages with a gear located on the upper edge of the base 10 ring gear.

Der Arm 12 dreht sich dabei um eine Achse 46, die in dem Sockel 10 gelagert ist. An dem Sockel 10 befindet sich weiter ein Bedienungsfeld 48, an dem sich Schalter zur Betätigung des Telluriums bzw. ein Anschluß für eine Fernsteuerung an der diese Schalter vorgesehen sind, be finden.The arm 12 rotates about an axis 46 which is mounted in the base 10 . On the base 10 there is also a control panel 48 , on which there are switches for actuating the tellurium or a connection for remote control on which these switches are provided.

Durch den Arm 12 geht eine Antriebswelle 50, die das Ge triebe 28 und das Getriebe 30 mit Energie versorgt. Sie wird durch ein, dem Antriebszahnrad des Getriebes 44 ge genüberliegendes auf dem Zahnkranz laufendes Zahnrad an getrieben.Through the arm 12 is a drive shaft 50 , the Ge gear 28 and the transmission 30 supplies energy. It is driven by a, the drive gear of the transmission 44 ge opposite on the ring gear running gear.

Es wird empfohlen eine Niedervolthalogenlampe als Licht quelle 16 zu verwenden, da diese punktförmigen Licht quellen sehr nahe kommen. It is recommended to use a low-voltage halogen lamp as the light source 16 , as these point light sources come very close.

Die Fresnellinse 18 sollte ein möglichst geringe Brenn weite besitzen, damit man sie nahe an der Lichtquelle positionieren kann, um einen großen Raumwinkel des aus der Lichtquelle 16 austretenden Lichts einzufangen. Wenn sie nahe der Lichtquelle ist, ergibt sich auch mehr Raum um den Globus 14 herum, so daß dieser besser aus allen Richtungen zu sehen ist.The Fresnel lens 18 should have the smallest possible focal length so that it can be positioned close to the light source in order to capture a large solid angle of the light emerging from the light source 16 . If it is close to the light source, there is also more space around the globe 14 so that it can be seen better from all directions.

Die Fresnellinse 18 besteht in einer bevorzugten Ausfüh rung aus Plastikmaterial und wird besonders für diesen Zweck hergestellt. Ihr Durchmesser sollte vorzugsweise dem Durchmesser des verwendeten Globus 14 angepaßt sein.The Fresnel lens 18 consists in a preferred embodiment of plastic material and is produced especially for this purpose. Their diameter should preferably be adapted to the diameter of the globe 14 used.

Die an einem beliebigen Ort des Globus aufsetzbare "Schattenstabscheibe" 20 besteht aus einer kreisförmigen Scheibe 22 und einem auf der Mitte der Scheibe angeord neten vom Globus 14 wegweisenden Schattenstab 24 und drei Füßen 52 mit Magneten.The "shadow bar disc" 20 which can be placed at any location on the globe consists of a circular disc 22 and a shadow bar 24 which is arranged on the center of the disc and points away from the globe 14 and three feet 52 with magnets.

In einem inneren kreisförmigen Zentralbereich 54 ist die Scheibe 22 durchsichtig und in einem äußerem Bereich 56 undurchsichtig sein. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß man den von dem Schattenstab auf der "Schattenstab scheibe" geworfene Schatten in dem äußeren Bereich 56 auf der Scheibe 22 gut erkennen kann, während man in dem inneren Bereich 54 den Ort auf dem Globus 14, an dem sich der Schattenstab 24 befindet, sehen kann. Der durchsichtige Bereich 54 sollte klein gewählt sein, so daß man nur in diesem kleinen Bereich 54 den Schatten des Schattenstabes 24 direkt auf dem Globus 14 sieht. In diesem kleinen Bereich 54 haben die Verzerrungen durch die gewölbte Kugeloberfläche des Globus 14 noch keine wesentliche Bedeutung und eine quantitative Auswertung der Schattenlängen ist möglich. The disc 22 is transparent in an inner circular central region 54 and opaque in an outer region 56 . This embodiment has the advantage that the shadow cast by the shadow rod on the "shadow rod disc" can be clearly seen in the outer region 56 on the disk 22 , while in the inner region 54 the location on the globe 14 where it is located the shadow rod 24 is located, can see. The transparent area 54 should be selected to be small, so that only in this small area 54 can the shadow of the shadow rod 24 be seen directly on the globe 14 . In this small area 54 , the distortions due to the curved spherical surface of the globe 14 are not yet of significant importance and a quantitative evaluation of the shadow lengths is possible.

Zur Messung der Schattenlängen kann man konzentrische Kreise auf der Scheibe 22 anbringen, die die Länge des vom Schattenstab 24 geworfenen Schattens zeigen. Zweck mäßigerweise wird man dabei gleich als Größenmaßstab die Länge des Schattenstabes 24 verwenden, also die Länge des Schattens als z. B. halb so lang wie den Schatten stab 24 selbst qualifizieren. Damit ist bei Kenntnis des Standes der Sonne, eine Auswertung, die die Breite des Ortes, an dem der Schattenstab steht, zum Ergebnis hat, möglich.To measure the shadow lengths, concentric circles can be made on the disc 22 , which show the length of the shadow cast by the shadow rod 24 . Appropriately, you will use the length of the shadow bar 24 as a size scale, so the length of the shadow as z. B. qualify half as long as the shadow bar 24 itself. If the position of the sun is known, an evaluation is possible that results in the width of the location where the shadow bar is located.

Zur Beobachtung der Mondphasen sei noch bemerkt, daß dann die Fresnellinse 18 nah an der Lichtquelle 16 ste hen wird, und diese Auswertung dann nicht mehr möglich ist, da das einfallende Licht nicht mehr parallel ist. Auch wird sich modellbedingt ein Problem bei der Simula tion der Situation bei Vollmond ergeben, da der Kern schatten dieses Modells im Vergleich zur Distanz zum Mond zwangsläufig viel zu groß ist, und den Mond ab schattet. Behelfen kann man sich, indem man den Mond dann etwas aus dem Schatten zur Seite verschiebt.To observe the moon phases, it should also be noted that the Fresnel lens 18 will then be close to the light source 16 , and this evaluation will then no longer be possible since the incident light is no longer parallel. There will also be a problem with the simulation of the situation under a full moon due to the model, since the core shadow of this model is inevitably much too large compared to the distance to the moon, and it shades the moon. You can help yourself by moving the moon out of the shadows to the side.

Die vorgeschlagene weiße Farbe reflektiert gut, und er möglicht es auch, mit Stiften Linien auf dem Globus, wie z. B. die Wendekreise zu ziehen.The suggested white color reflects well, and he does it also possible with lines like pins on the globe e.g. B. to draw the tropics.

Claims

1. Tellurium to represent the phenomena occurring during the daily rotation and the annual orbit of the earth around the sun, especially the change of the seasons due to the angle of the ecliptic

- a base ( 10 ),
- one on the base ( 10 ) around this rotating arm ( 12 ),
a rotatable globe ( 14 ) arranged on the projecting end of the arm ( 12 ) at an angle of 23.5 ° to the vertical,
- an almost punctiform light source ( 16 ) which is arranged in the axis of rotation of the base ( 10 ),
- An optical device that bundles the light from the light source ( 16 ), and
a device for displaying the shadow cast by the sun,

gekennzeichnet durchmarked by

- A "shadow rod disc" ( 20 ) which can be placed at any location on the globe and consists of a circular disc ( 22 ) and a shadow rod ( 24 ) arranged on the center of the disc ( 22 ) and pointing away from the globe ( 14 )
- Means for fastening the "shadow bar disc" ( 20 ) on the globe ( 14 ).

2. Tellurium according to claim 1, characterized in that the light bundling optical device is a Fresnel lens ( 18 ).

3. Tellurium according to one of the preceding claims, characterized in that the globe ( 14 ) is made of a magnetizable metal, and the disc ( 22 ) with three feet ( 52 ) is provided with magnets.

4. Tellurium according to one of the preceding claims, characterized in that the circular disc ( 22 ) is transparent in an inner circular central region ( 54 ) and opaque in an outer region ( 56 ).

5. Tellurium according to one of claims 2 to 4, characterized by a marked on the arm ( 12 ) of the tellurium attached slide for moving the Fresnel lens ( 18 ) parallel to the arm ( 12 ).

6. Tellurium according to one of claims 2 to 5, characterized in that the slide for displacing the Fresnel lens ( 18 ) has a length that allows the Fresnel lens ( 18 ) to be pushed so close to the globe ( 14 ) that only another point of light appears on the globe ( 14 ), and the Fresnel lens ( 18 ) so close to the light source ( 16 ) that a moon attached to a special rod ( 26 ) is illuminated at the same time.

7. Tellurium according to one of the preceding claims, characterized in that the globe ( 14 ) with white washable color is carried out with recorded continents and countries.