專利名稱：日地距離的測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種日地距離的測量方法。
背景技術(shù)：
地球是一個圓球體，太陽光照射在地球的一面，地球有一面受太陽光照射是白天，地球另一面沒有太陽光照射是夜晚，地球自轉(zhuǎn)形成白天夜晚交替，地球自轉(zhuǎn)速度24小時自轉(zhuǎn)一周360度，每小時自轉(zhuǎn)15度，每4分鐘自轉(zhuǎn)I度，每4秒鐘自轉(zhuǎn)I分角，每I秒鐘自轉(zhuǎn)15秒角。太陽光照射到地球上，有些地區(qū)看到太陽在東方向，有些地區(qū)看到太陽在西方向，地球自西向東自轉(zhuǎn)，太陽早上在東方向，下午就在西方向，太陽升上地平線到太陽落下地平線要經(jīng)過一段時間，現(xiàn)在把地球自轉(zhuǎn)到與太陽垂直為中午12點正，這個時間點隨著地球轉(zhuǎn)動改變位置。地球是一個圓球體，受太陽光照射在地球的一面，比沒有太陽光照射的一面小，用時間計算受太陽光照射的時間比沒有太陽光照射的時間少，一天24小時受太陽光 照射的時間小于12小時，沒有太陽光照射的時間大于12小時，太陽至地球距離近時間相差就大，太陽至地球距離越遠(yuǎn)時間相差越小。太陽至地球的距離怎樣測量如今還是世界難題，國際天文學(xué)聯(lián)合會投票修訂日地距離，不利天文學(xué)發(fā)展，太陽至地球的距離要通過測量來決定，才有科學(xué)依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種測量精確度高的日地距離的測量方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處。按此目的設(shè)計的一種日地距離的測量方法，包括廣角攝錄像機，其特征是在地球表面任何一條緯線上選取一個測量地點并放置廣角攝錄像機；廣角攝錄像機記錄太陽升上地平線的時間和太陽落下地平線的時間；將太陽完全落下地平線和太陽完全升上地平線的時間差轉(zhuǎn)換成地球的自轉(zhuǎn)角度；將地球的自轉(zhuǎn)角度平分兩份，分別結(jié)合日出日落時太陽在地平線上與地球中心點的垂直交角形成兩個直角三角形，直角三角形的另一內(nèi)角即為太陽角差距；定義緯線半徑為R，則推算出I秒角差距=360X60X60 + 2 jiR，最后將I秒角差距除以太陽角差距得出太陽到地球的距離。所述測量地點選擇在東西方向上無水平障礙物的山頂或海島上。所述廣角攝錄像機上設(shè)有時間顯示并全自動控制；所述廣角攝錄像機的測量時間選擇在秋分日前2-5天。本發(fā)明按照太陽光照射地球的面積，和地球自轉(zhuǎn)規(guī)律，利用現(xiàn)代先進攝影器材，實現(xiàn)日地距離的測量，有利于天文學(xué)發(fā)展，是世界天文學(xué)急需的創(chuàng)新方法。


圖I為本發(fā)明赤道測量例子模擬圖；圖2為本發(fā)明赤道與北緯45°測量模擬對比圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述。參見圖I-圖2，一種日地距離的測量方法，包括廣角攝錄像機，在地球表面任何一條緯線上選取一個測量地點并放置廣角攝錄像機；廣角攝錄像機記錄太陽升上地平線的時間和太陽落下地平線的時間；將太陽完全落下地平線和太陽完全升上地平線的時間差轉(zhuǎn)換成地球的自轉(zhuǎn)角度；將地球的自轉(zhuǎn)角度平分兩份，分別結(jié)合日出日落時太陽在地平線上與地球中心點的垂直交角形成兩個直角三角形，直角三角形的另一內(nèi)角即為 太陽角差距；定義緯線半徑為R，則推算出I秒角差距=360X60X60 + 2 jiR，最后將I秒角差距除以太陽角差距得出太陽到地球的距離。測量地點選擇在東西方向上無水平障礙物的山頂或海島上。廣角攝錄像機上設(shè)有時間顯示并全自動控制；廣角攝錄像機的測量時間選擇在秋分日前2-5天。結(jié)合日地距離的測量方法舉例說明測量原理地球是一個圓球體，地球24小時自轉(zhuǎn)一周360度，在不同緯度太陽升起的方向不同，高度都不同，這是地心吸力引起的，地球表面每一個點都垂直于地球的中心點，地球自轉(zhuǎn)地球表面每一個點也與自轉(zhuǎn)軸成圓形轉(zhuǎn)動，天文地理學(xué)用緯度劃分，地球緯度越低緯線越長，地球緯度越高緯線越短，把地球沿緯線切開，地球緯度越低直徑越大，地球緯度越高直徑越小，地球表面每條經(jīng)線與地球自轉(zhuǎn)軸成放射線，可以把地球沿緯線切成無數(shù)個大小不同帶放射線的量角器。測量太陽至地球的距離就使用地球這個巨大的量角器，秋分日太陽從正東方升起，直射在地球同一條經(jīng)線上，同樣在相隔小于90度經(jīng)線的地點一邊太陽升上地平線，另一邊太陽落下地平線，太陽與地球每條緯線都成放射角，沿太陽直射地球自轉(zhuǎn)軸線，可分成兩個同樣大小的直角三角形，三個內(nèi)角合共180度，太陽升上地平線和太陽落下地平線兩個點都是直角90度。太陽升上地平線和太陽落下地平線兩個點相隔小于180度經(jīng)線，直角三角形一個內(nèi)角是90度，另兩個內(nèi)角相加也是90度，把太陽升上地平線和太陽落下地平線兩個點相隔經(jīng)度分兩份，不足90度的經(jīng)度就是太陽的角差距。由于在地球上在同一時間找到太陽升上地平線，和太陽落下地平線兩個點是很困難的，地球不停地自轉(zhuǎn)，這兩個點位置不斷改變，就要利用地球自轉(zhuǎn)恒速的規(guī)律，利用時間變換成經(jīng)度，地球自轉(zhuǎn)速度24小時自轉(zhuǎn)一周360度，每小時自轉(zhuǎn)15度，每4分鐘自轉(zhuǎn)I度，每4秒鐘自轉(zhuǎn)I分角，每I秒鐘自轉(zhuǎn)15秒角。在地球任何一條緯線用太陽升上地平線到太陽落下地平線的時間段進行觀測，利用現(xiàn)代先進錄像系統(tǒng)拍下太陽升上地平線的過程，和太陽落下地平線的過程，錄像系統(tǒng)會顯示出太陽升上地平線的時間，和太陽落下地平線的時間，從太陽升上地平線的時間，到太陽落下地平線的時間，小于12小時，就可以把時間變換成經(jīng)度了。由于太陽距離地球很遠(yuǎn)，在地球上看到太陽只有碗口大，而地球一望無邊，如果按比例繪制成圖紙，太陽只有筆尖大，不能寫成圓圈只能用文字表示，用時間繪制成圖紙，地球自轉(zhuǎn)到與太陽垂直為中午12點正，早上6點正在上，晚上18點正在下，形成三條平行線，太陽在早上6點正地平線以下，也在晚上18點正地平線以下，地球必須要在早上6點正后才能看到太陽從地平線升起，太陽也必須要在晚上18點正前從地平線落下。其中，LI為早上6點正地平線，L2為中午12點正太陽垂直線，L3為下午18點正地平線。
太陽從地平線升起到中午12點正，和中午12點正到太陽從地平線落下，所用的時間是同等的，用圖紙顯示成兩個同等的直角三角形。時間是與地球經(jīng)線緊密連接在一起的，利用時間測量太陽至地球距離就是利用地球經(jīng)線測量太陽至地球距離，有充足的科學(xué)依據(jù)，再不用天文學(xué)家投票決定太陽至地球的距離了。測量太陽至地球的距離，最重要是選擇測量地點，可選擇海島和較高的山頂，確保東西方向沒有山峰攔住太陽，確保測量到太陽是從地平線升起和落下。參見圖1，測量地點是赤道的海島，東西方向都是海洋，秋分日前幾日在海島高處向安裝廣角攝錄像機，廣角攝錄像機時鐘調(diào)節(jié)到當(dāng)?shù)貢r間，攝錄下太陽升上水面的過程，隨著地球自轉(zhuǎn)廣角攝錄像機攝錄到太陽從東方向轉(zhuǎn)移到西方向，攝錄下太陽落下水面的過程，全過程都是全自動進行，不加以人工操作，太陽至地球的距離是自然形成就由自然測量，廣角攝錄像機時鐘顯示日出日落的時間，連續(xù)幾天攝錄日出日落的圖像，進行對比力求最準(zhǔn)確的時間。例如攝錄到太陽完全升上水面時間是早上6點零I秒，攝錄到太陽完全落下水 面時間是下上17點59分59秒，就可知太陽完全升上水面到太陽完全落下水面時間是11小時59分58秒。把11小時59分58秒轉(zhuǎn)換成地球自轉(zhuǎn)角度，等于179度59分30秒。沿中線分成三角形，日出日落時太陽在地平線上與地球中心點N垂直線是90度，其中OA為日出地平線，OB為日落地平線，將179度59分30秒平分給兩個直角三角形是89度59分45秒,可知太陽是15秒角差距。形成兩個直角三角形三個內(nèi)角NAO= Z NB0=90度，Z ANO= Z BN0=89度59分45秒，Z AON= Z BON= 15秒，合共180度直角三角形，計算公式1 秒角差距=360X60X60 + 2 π X6350 千米=1. 309. 778. 457 千米，L 309. 778. 457 千米+15=87. 318. 563. 8千米，測量到太陽至地球的距離是87. 318. 563. 8千米。參見圖2，測量地點是北緯45度的山頂，就要把地球圓球形轉(zhuǎn)動改變成圓柱形轉(zhuǎn)動，方法是造一個向南傾斜45度的平面板，與地球自轉(zhuǎn)軸成平行線，測量效果與在地球赤道一樣，北緯45度緯線長度只有地球赤道緯線長度的一半，北緯45度半徑自然是地球赤道半徑的一半。北緯45度夏季日長冬季日短，適用秋分前測量太陽至地球的距離，這個向南傾斜45度的平面板，是模擬東西方向的地平線，太陽升上這平面板就是升上地球赤道的地平線，太陽落下這平面就是落下地球赤道的地平線，把地球圓球形轉(zhuǎn)動改變成圓柱形轉(zhuǎn)動，秋分日前幾日在向南傾斜45度的平面板中間，安裝廣角攝錄像機，廣角攝錄像機時鐘調(diào)節(jié)到當(dāng)?shù)貢r間，攝錄下太陽升上平面板的過程，隨著地球自轉(zhuǎn)廣角攝錄像機攝錄到太陽從東方向轉(zhuǎn)移到西方向，攝錄下太陽落下平面板的過程，全過程都是全自動進行，不加以人工操作，太陽至地球的距離是自然形成就由自然測量，廣角攝錄像機時鐘顯示日出日落的時間，連續(xù)幾天攝錄日出日落的圖像，進行對比力求最準(zhǔn)確的時間。例如攝錄到太陽完全升上平面時間是早上6點零O. 5秒，攝錄到太陽完全落下平面時間是下上17點59分59. 5秒，就可知太陽完全升上平面到太陽完全落下平面時間是11小時59分59秒。把11小時59分59秒轉(zhuǎn)換成地球自轉(zhuǎn)角度，等于179度59分45秒。沿中線分成三角形，日出日落時太陽在地平線上與地球中心點N垂直線是90度，其中PC為日出地平線，H)為日落地平線，將179度59分45秒平分給兩個直角三角形是89度59分52. 5秒，可知太陽是7. 5秒角差距。由于北緯45度的平面距離地球自轉(zhuǎn)軸比地球赤道平面距離地球自轉(zhuǎn)軸短，所以北緯45度太陽比地球赤道早出晚落O. 5秒鐘。在地球赤道太陽在地平線上升起同一時間，北緯45度太陽已經(jīng)在地平線上，在地球赤道太陽在地平線上落下同一時間，北緯45度太陽還在地平線上。形成兩個直角三角形三個內(nèi)角ZNCP=ZNDP=90度，Z CNP= Z DNP=89度59分52. 5秒，Z CPN= Z DPN=7. 5秒，合共180度直角三角形，計算公式I 秒角差距=360 X 60 X 60 + 2 π X 3175 千米=654. 889. 228. 42 千米，654. 889. 228. 42 千米+7. 5=87. 318. 563. 79千米，測量到太陽至地球的距離是87. 318. 563. 79千米。本發(fā)明上述實例測定時間為整秒和O. 5秒，廣角攝錄機可根據(jù)需要采用精確到千分之一秒以內(nèi)的攝像器材。·
權(quán)利要求
1.一種日地距離的測量方法，包括廣角攝錄像機，其特征是在地球表面任何一條緯線上選取一個測量地點并放置廣角攝錄像機；廣角攝錄像機記錄太陽升上地平線的時間和太陽落下地平線的時間；將太陽完全落下地平線和太陽完全升上地平線的時間差轉(zhuǎn)換成地球的自轉(zhuǎn)角度；將地球的自轉(zhuǎn)角度平分兩份，分別結(jié)合日出日落時太陽在地平線上與地球中心點的垂直交角形成兩個直角三角形，直角三角形的另一內(nèi)角即為太陽角差距；定義緯線半徑為R，則推算出I秒角差距=360X60X60 + 2 jiR，最后將I秒角差距除以太陽角差距得出太陽到地球的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述日地距離的測量方法，其特征是所述測量地點選擇在東西方向上無水平障礙物的山頂或海島上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述日地距離的測量方法，其特征是所述廣角攝錄像機上設(shè)有時間顯示并全自動控制；所述廣角攝錄像機的測量時間選擇在秋分日前2-5天。
全文摘要
一種日地距離的測量方法，包括廣角攝錄像機，在地球表面任何一條緯線上選取一個測量地點并放置廣角攝錄像機；廣角攝錄像機記錄太陽升上地平線的時間和太陽落下地平線的時間；將太陽完全落下地平線和太陽完全升上地平線的時間差轉(zhuǎn)換成地球的自轉(zhuǎn)角度；將地球的自轉(zhuǎn)角度平分兩份，分別結(jié)合日出日落時太陽在地平線上與地球中心點的垂直交角形成兩個直角三角形，直角三角形的另一內(nèi)角即為太陽角差距；定義緯線半徑為R，則推算出1秒角差距=360×60×60÷2πR,最后將1秒角差距除以太陽角差距得出太陽到地球的距離。本發(fā)明按照太陽光照射地球的面積，和地球自轉(zhuǎn)規(guī)律，利用現(xiàn)代先進攝影器材，實現(xiàn)日地距離的測量，有利于天文學(xué)發(fā)展，是世界天文學(xué)急需的創(chuàng)新方法。
文檔編號G01C3/00GK102914287SQ20121039232
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月16日
發(fā)明者廖云開 申請人:廖云開