專利名稱：一種恒星時(shí)估算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種恒星時(shí)估算方法，適用于天文觀測(cè)和天體物理研究過(guò)程中，對(duì)地球上某一經(jīng)度，一年中某一天的某時(shí)刻當(dāng)?shù)睾阈菚r(shí)進(jìn)行估算。
背景技術(shù)：
在天文學(xué)觀測(cè)中，恒星時(shí)是一很重要的量，它反映了某地、某時(shí)間點(diǎn)天球所處的位置。在天文觀測(cè)中對(duì)恒星時(shí)的計(jì)算目前主要有如下方法(1)利用電子技術(shù)或計(jì)算機(jī)技術(shù)，他們的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算精確。但是儀器設(shè)備一般體積較大且易受到周圍硬件、軟件等條件的制約(例如天文選址過(guò)程中電力、計(jì)算機(jī)硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)等因素)；現(xiàn)有的利用電子技術(shù)或計(jì)算機(jī)技術(shù)計(jì)算恒星時(shí)的方法，都是即時(shí)顯示當(dāng)前恒星時(shí)或?qū)δ骋粫r(shí)間點(diǎn)的恒星時(shí)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)一天內(nèi)恒星時(shí)同當(dāng)?shù)貢r(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系沒(méi)有一個(gè)直觀的體現(xiàn)。(2)天文工作者憑經(jīng)驗(yàn)估算，它的優(yōu)點(diǎn)是不受周圍硬件、軟件等條件影響。但人為因素影響較大，靠經(jīng)驗(yàn)估算出的恒星時(shí)誤差較大。恒星時(shí)主要由當(dāng)?shù)氐乩斫?jīng)度、時(shí)區(qū)、日期、 時(shí)間等決定，運(yùn)算較繁瑣，而優(yōu)良的天文觀測(cè)臺(tái)址多坐落在海拔3000米以上較高的高原， 天文工作者在高海拔缺氧的條件下經(jīng)常出現(xiàn)低級(jí)的計(jì)算錯(cuò)誤。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上面提到的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種新的恒星時(shí)估算方法，通過(guò)操作器械的過(guò)程對(duì)恒星時(shí)進(jìn)行估算，避免了上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足。本發(fā)明的技術(shù)方案如下在秋分日，太陽(yáng)位于天球的秋分點(diǎn)，恒星時(shí)與太陽(yáng)時(shí)相同。隨著日期的變化，恒星時(shí)相對(duì)于太陽(yáng)時(shí)每天提前約04/365)小時(shí)。因此，恒星時(shí)LST ^ t-tz+[l/(15° /h)] +(D-D0) X (24h/365d) (I)式中，t為當(dāng)?shù)貢r(shí)間；tz為當(dāng)?shù)貢r(shí)間的時(shí)區(qū)，以0時(shí)區(qū)向東為正，向西為負(fù)；1為當(dāng)?shù)氐乩斫?jīng)度，以東經(jīng)為正，西經(jīng)為負(fù)；D為日期；d和h分別為單位‘天’和‘小時(shí)’；常量Dtl為秋分日日期；(D-Dtl)以天為單位，由于本方法為恒星時(shí)的估算方法，Dtl統(tǒng)一取9月23日。上式‘ ，右邊為四部分之和當(dāng)?shù)貢r(shí)間t、時(shí)區(qū)-tz、經(jīng)度1/(15° /h)、日期 (D-D0) X24h/365d,由于這四個(gè)量都具有周期性且它們的變化對(duì)恒星時(shí)的影響也具有周期性，因此可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(pán)刻度來(lái)實(shí)現(xiàn)上式右邊四部分求和運(yùn)算；經(jīng)度、日期部分的乘、除法運(yùn)算通過(guò)圓盤(pán)刻度比例來(lái)體現(xiàn)。這樣，完全避免了加、減、乘、除運(yùn)算。本發(fā)明的儀器主要由下盤(pán)、中盤(pán)和上盤(pán)三個(gè)部分組成，三個(gè)盤(pán)圓心重合在轉(zhuǎn)軸上， 由轉(zhuǎn)軸連接，中盤(pán)和上盤(pán)可分別繞轉(zhuǎn)軸獨(dú)自轉(zhuǎn)動(dòng)。圓環(huán)形的下盤(pán)上有圓形刻度將圓等分為288份，每份刻度代表時(shí)間為5分鐘。該刻度既是恒星時(shí)刻度又是時(shí)區(qū)刻度標(biāo)記。圓環(huán)形的中盤(pán)位于下盤(pán)之上，中盤(pán)的內(nèi)、外邊緣分別有刻度，內(nèi)邊緣刻度為地理經(jīng)度，該刻度將圓等分為360份，每份刻度代表1度。外邊緣刻度為當(dāng)?shù)貢r(shí)間，該刻度將圓等分為288份，每份刻度代表時(shí)間為5分鐘，根據(jù)不同的用法，外邊緣刻度可為世界時(shí)或太陽(yáng)時(shí)，地理經(jīng)度的0°刻度與當(dāng)?shù)貢r(shí)間的0時(shí)0分刻度互相對(duì)應(yīng)。上盤(pán)為一圓，位于中盤(pán)之上，上盤(pán)的邊緣為一年的日期刻度，該刻度將圓等分為 365份，每份代表1天，遇閏年2月四日可視為3月1日。為便于使用，用標(biāo)記將秋分日9 月23日的刻度標(biāo)出。本發(fā)明的估算過(guò)程中按如下步驟操作器械(1)將中盤(pán)的Oh轉(zhuǎn)至下盤(pán)的時(shí)區(qū)刻度處，中盤(pán)相對(duì)底盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程便實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)區(qū)部分_tz的求和運(yùn)算。(2)保持中盤(pán)不動(dòng)，將上盤(pán)的秋分日轉(zhuǎn)至當(dāng)?shù)氐乩斫?jīng)度1，上盤(pán)相對(duì)中盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程實(shí)現(xiàn)了對(duì)經(jīng)度部分1/(15° /h)的求和運(yùn)算。(3)固定上盤(pán)不動(dòng)，將中盤(pán)Oh刻度，也是經(jīng)度0°刻度，轉(zhuǎn)至所要估算的日期D的刻度，中盤(pán)相對(duì)上盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了對(duì)日期部分(D-Dtl) X24h/365d的求和運(yùn)算。(4)最后從中盤(pán)外邊緣，找到所要估算的當(dāng)?shù)貢r(shí)間t的刻度。這一刻度所對(duì)應(yīng)的下盤(pán)上的時(shí)間刻度，即為所估算的恒星時(shí)。由于所估算時(shí)間t刻度與Oh刻度在圓盤(pán)上有一夾角，所以該夾角即實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間t的求和運(yùn)算。至此，利用圓盤(pán)刻度的轉(zhuǎn)動(dòng)，完整、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)了對(duì)(I)式四部分的求和運(yùn)算，估算出了恒星時(shí)。在(1)式中t_tz為世界時(shí)，如果已知世界時(shí)估算恒星時(shí)，可省去對(duì)_tz求和過(guò)程中的中盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)；t-tz+[l/(15° /h)]為太陽(yáng)時(shí)，如果已知太陽(yáng)時(shí)估算恒星時(shí)，則可省去對(duì)_tz及1/(15° /h)兩部分求和過(guò)程中的中盤(pán)及上盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)(1)使用方便、簡(jiǎn)單、相比經(jīng)驗(yàn)估算更加準(zhǔn)確、精度高；(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小巧、便于攜帶；(3)不受周圍軟件、硬件的影響；(4)形象、直觀，不僅可計(jì)算出某一時(shí)刻的恒星時(shí)，而且對(duì)一天內(nèi)恒星時(shí)同當(dāng)?shù)貢r(shí)間、或世界時(shí)、或太陽(yáng)時(shí)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系也有一個(gè)直觀的反映。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)俯視圖。圖2是下盤(pán)的俯視圖。圖3中盤(pán)的俯視圖。圖4是上盤(pán)的俯視圖。圖1-4中標(biāo)號(hào)1為下盤(pán)；2為中盤(pán)；3為上盤(pán)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 當(dāng)?shù)貢r(shí)間轉(zhuǎn)恒星時(shí)(1)將中盤(pán)的Oh轉(zhuǎn)至下盤(pán)本地時(shí)間的時(shí)區(qū)刻度。(2)中盤(pán)不動(dòng)，將上盤(pán)的秋分日轉(zhuǎn)至當(dāng)?shù)氐乩斫?jīng)度。
(3)固定上盤(pán)不動(dòng)，將中盤(pán)0°位置轉(zhuǎn)至所要估算的日期刻度上。(4)最后從中盤(pán)外邊緣，找到所估算的當(dāng)?shù)貢r(shí)間的刻度。這一刻度所對(duì)應(yīng)的下盤(pán)上時(shí)間刻度，即為所估算的恒星時(shí)。以中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)麗江天文觀測(cè)站為例，估算該站點(diǎn)在10月1日北京時(shí)間2 2點(diǎn)整的恒星時(shí)。北京時(shí)間為東八區(qū)時(shí)間，即UT+8，麗江天文觀測(cè)站經(jīng)度為E 100° 01，51”。首先，轉(zhuǎn)動(dòng)中盤(pán)，將中盤(pán)Oh轉(zhuǎn)至UT+8。然后，中盤(pán)不動(dòng)，將上盤(pán)秋分日轉(zhuǎn)至中盤(pán)的E100°。接著，固定上盤(pán)不動(dòng)，將中盤(pán)0°位置轉(zhuǎn)至10月1日的日期刻度上。最后，中盤(pán)外邊緣2 刻度所對(duì)應(yīng)下盤(pán)的刻度，便是所要估算的恒星時(shí)。實(shí)施例2 世界時(shí)轉(zhuǎn)恒星時(shí)與“實(shí)施例1”的過(guò)程相比較，只是在(1)步將中盤(pán)的Oh轉(zhuǎn)至下盤(pán)上刻度的0h，即 UT刻度處。其它步驟與“實(shí)施例1”完全相同。最后，得到中盤(pán)外邊緣與下盤(pán)的時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系，則為世界時(shí)與時(shí)恒星的對(duì)應(yīng)關(guān)系。實(shí)施例3 當(dāng)?shù)靥?yáng)時(shí)轉(zhuǎn)恒星時(shí)(1)將中盤(pán)Oh轉(zhuǎn)至下盤(pán)的Oh刻度處。(2)固定中盤(pán)不動(dòng)，將上盤(pán)的秋分日轉(zhuǎn)至中盤(pán)的0°。(1)、(2)兩步是為了借助中盤(pán)上兩刻度的對(duì)應(yīng)關(guān)系使上盤(pán)秋分日對(duì)準(zhǔn)下盤(pán)的Oh刻度。(3)固定上盤(pán)不動(dòng)，中盤(pán)轉(zhuǎn)至所要估算的日期刻度上。(4)中盤(pán)外邊緣為太陽(yáng)時(shí)，與之對(duì)應(yīng)的刻度則為恒星時(shí)。實(shí)施例4 已知當(dāng)?shù)貢r(shí)間或世界時(shí)或太陽(yáng)時(shí)某時(shí)刻t的恒星時(shí)為L(zhǎng)ST，求當(dāng)天其他時(shí)刻t’的恒星時(shí)將中盤(pán)的t時(shí)刻刻度對(duì)準(zhǔn)下盤(pán)上的LST的刻度。然后讀出中盤(pán)t’刻度對(duì)應(yīng)的底盤(pán)上的恒星時(shí)刻度。
權(quán)利要求
1. 一種恒星時(shí)估算方法，恒星時(shí) LST t-tz+[1/(15° /h)] +(D-D0) X (Mh/365d)，式中，t為當(dāng)?shù)貢r(shí)間；tz為當(dāng)?shù)貢r(shí)間的時(shí)區(qū)，以0時(shí)區(qū)向東為正，向西為負(fù)；1為當(dāng)?shù)氐乩斫?jīng)度， 以東經(jīng)為正，西經(jīng)為負(fù)；D為日期；d和h分別為單位‘天’和‘小時(shí)’；常量Dtl為秋分日日期， 取9月23日；(D-Dtl)以天為單位，其特征在于采用由下盤(pán)、中盤(pán)和上盤(pán)組成的器械進(jìn)行估算，三個(gè)盤(pán)由轉(zhuǎn)軸連接且圓心重合在轉(zhuǎn)軸上，中盤(pán)和上盤(pán)分別繞轉(zhuǎn)軸獨(dú)自轉(zhuǎn)動(dòng)，圓環(huán)形的下盤(pán)上有圓形刻度將圓等分為288份，每份刻度代表時(shí)間為5分鐘，該刻度既是恒星時(shí)刻度又是時(shí)區(qū)刻度標(biāo)記；圓環(huán)形的中盤(pán)位于下盤(pán)之上，中盤(pán)的內(nèi)、外邊緣分別有刻度，內(nèi)邊緣刻度為地理經(jīng)度， 該刻度將圓等分為360份，每份刻度代表1度；外邊緣刻度為當(dāng)?shù)貢r(shí)間，該刻度將圓等分為 288份，每份刻度代表時(shí)間為5分鐘，根據(jù)不同的用法，外邊緣刻度可為世界時(shí)或太陽(yáng)時(shí)，地理經(jīng)度的0°刻度與當(dāng)?shù)貢r(shí)間的0時(shí)0分刻度互相對(duì)應(yīng)；上盤(pán)位于中盤(pán)之上，上盤(pán)的邊緣為一年的日期刻度，該刻度將圓等分為365份，每份代表1天，遇閏年2月四日視為3月1日；通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(pán)刻度來(lái)實(shí)現(xiàn)上式右邊四部分求和運(yùn)算以及經(jīng)度、日期部分的乘、除法運(yùn)算；估算器械的操作步驟如下(1)將中盤(pán)的Oh轉(zhuǎn)至下盤(pán)的時(shí)區(qū)刻度處，實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)區(qū)部分_tz的求和運(yùn)算；(2)保持中盤(pán)不動(dòng)，將上盤(pán)的秋分日轉(zhuǎn)至當(dāng)?shù)氐乩斫?jīng)度1，實(shí)現(xiàn)了對(duì)經(jīng)度部分1/(15°/ h)的求和運(yùn)算；(3)固定上盤(pán)不動(dòng)，將中盤(pán)Oh刻度轉(zhuǎn)至所要估算的日期D的刻度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)日期部分 (D-D0) X24h/365d 的求和運(yùn)算；(4)最后從中盤(pán)外邊緣，找到所要估算的當(dāng)?shù)貢r(shí)間t的刻度，這一刻度所對(duì)應(yīng)的下盤(pán)上的時(shí)間刻度，即為所估算的恒星時(shí)。
全文摘要
一種恒星時(shí)估算方法，適用于天文觀測(cè)和天體物理研究過(guò)程中，對(duì)地球上某一經(jīng)度，一年中某一天的某時(shí)刻當(dāng)?shù)睾阈菚r(shí)進(jìn)行估算。采用由下盤(pán)、中盤(pán)和上盤(pán)組成的器械進(jìn)行估算，三個(gè)盤(pán)由轉(zhuǎn)軸連接且圓心重合在轉(zhuǎn)軸上，中盤(pán)和上盤(pán)分別繞轉(zhuǎn)軸獨(dú)自轉(zhuǎn)動(dòng)，圓環(huán)形的下盤(pán)上有圓形刻度將圓等分為288份，每份刻度代表時(shí)間為5分鐘，該刻度既是恒星時(shí)刻度又是時(shí)區(qū)刻度標(biāo)記；通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(pán)刻度來(lái)實(shí)現(xiàn)恒星時(shí)的估算，不僅可計(jì)算出某一時(shí)刻的恒星時(shí)，而且對(duì)一天內(nèi)恒星時(shí)同當(dāng)?shù)貢r(shí)間、或世界時(shí)、或太陽(yáng)時(shí)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系也有一個(gè)直觀的反映。
文檔編號(hào)G06C3/00GK102354254SQ201110312989
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月16日
發(fā)明者李少昆 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)