JPH04155210A

JPH04155210A - 太陽位置観測機

Info

Publication number: JPH04155210A
Application number: JP28017390A
Authority: JP
Inventors: Tadayuki Shimada; 島田　忠幸
Original assignee: N K B KK
Current assignee: N K B KK
Priority date: 1990-10-18
Filing date: 1990-10-18
Publication date: 1992-05-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、太陽位置観測機に関し、特に、小中学校の教
室において生徒に地球の動き等を教える際使用する理科
学補助教材に関する。

（従来技術）地球の動き、地球と太陽の関係等は、小中学校の教室に
おいて理科の科目の中で教えられている。

一般に、理科は、本の中の説明だけではその内容を理解
しにくいという側面を持っている。そこで、教室では、
実験や具体的に目で確めることができる種々の補助教材
を使用して、生徒達が本の内容を十分理解できるように
工夫している。

例えば、日時計は、太陽の角度を測定して時刻を決める
装置であるが、これを、地球が公転しながら自転してい
ることを説明するための教材として利用している。

（発明か解決しようとする課題）しかしながら、日時計は、その性質上動きが極めて遅く
、１時限程度の観察では大きな変化は期待できない、こ
のため、生徒達へのインパクトは小さく、生徒達の興味
を日時計に集中させておくことは極めて龍しい。

だからといって、地球と太陽の関係を理解させるための
適当な補助教材は、他に見あたらず、その開発が要望さ
れていた。

（課題を解決するための手段）本発明は、上述した教育上の要望に答えるべく開発され
たもので、２〜３分の観察の間にその変化を目で確める
ことができる簡単かつ安価な太陽位置観測機を提供する
ことを目的とする。

本発明の太陽位置観測機は、一対の直立した脚部及びこ
れら脚部を連結する連結部を有する支持フレームと、支
持フレームに水平軸を中心として回転可能に支持された
測定盤であって、内側に角度表示目盛りか掻かれた半円
弧状の帯部材及びこの帯部材のほぼ両端部を連結する梁
板を有する測定盤と、支持フレームに対する測定盤の傾
きを目視できる第一の角度測定手段と、測定盤に水平軸
に直角な第二の軸を中心として回転可能に支持された測
定間であって、該測定間の太陽に近い側の端部に位置す
る天板及び該ｎ１定簡の軸方向に延びて太陽光を帯部材
の内側面に投射可能とする貫通孔を有する測定筒と、そ
して、測定盤に対する測定筒の峠きを目視できる第二の
角度測定手段とを備えて構成されている。

（作用）支持フレームに対し、測定盤を水平軸を中心として回転
させて太陽光と同じ傾きとなるように傾ける。この時、
測定間の太陽に近い側の端部に固定された天板の影は、
半円弧状の帯部材の内側面に投影される６次に、測定盤
に対し、測定筒を第二の軸を中心として回転させて、測
定間の貫通孔を、通過してきた太陽光が半円弧状の帯部
材に投影された天板の影の中心に位置するようにセット
する０時間の経過とともに、測定間の貫通孔を通過して
きた太陽光の投射部分は、半円弧状の帯部材に投影され
た天板の影の中を小さくなりながら移動する。この貫通
孔の直径及び長さを適切に選択すると、太陽光の投射部
分が完全になくなるまでの時間を２〜３分に設定するこ
とができる。

（実施例）以下、図面を用いて本発明に係る太陽位置観測機につい
て詳細に説明する。

第１図に図示されているように、本発明に係る太陽位置
観測機は、概略的に、支持フレーム１０と、支持フレー
ム１０に水平軸２１を中心として回転可能に支持された
測定盤２０と、第一の角度測定手段３０と、測定盤２０
に水平軸２１に直角な第二の軸４１を中心として回転可
能に支持された測定筒４０と、そして、第二の角度測定
手段５０とを備えて構成されている。

支持フレーム１０は、一対の直立した逆′Ｕ字形の脚部
１１と、これら脚部１１を連結する連結部１２とから組
成されている。支持フレーム１ｏは、プラスチック、ア
ルミニウム等の軽くて錆びない金属、あるいは木材から
作られている。

各脚部１１の頂部付近には、測定盤２ｏの水平軸２１を
通すための貫通孔（図示されていない）が形成されてお
り、一方の各脚部１１には、この貫通孔に原点を一致さ
せた分度器３１が固定されている０図示されていないが
、この分度器３１の原点にも脚部１１の貫通孔に連続し
て貫通孔が形成されている。一方、測定盤２ｏの水平軸
２１には、針３２か固定されている。この針３２と分度
器３１とにより、支持フレーム１ｏに対する測定盤２０
の傾きを角度測定することができる。

測定！１２０は、半円弧状の帯部材２２と、この帯部材
２２のほぼ両端部を連結する一対の剛性を有する梁板２
３．２３とがらなっている。帯部材２２の内側面には、
最下点が零で両方向に肉がって角度が大きくなる角度表
示目盛りが描がれている。この帯部材２２に、スライド
移動性能な位置表示手段２４を設けることができる。こ
れにより、比較的長い時間にわたる太陽の移動量を測定
することができる。また、角度表示目盛りを帯状のシー
トに描き、このシートを帯部材２２に着脱可能に支持さ
せるようにすることもできる。これにより、異なる季節
の異なる日における太陽の移動をシート上に記録し、そ
れらを比較することができる。一対の梁板２３．２３の
中央部には、それぞれ、測定筒４０の軸４１を通すため
の貫通孔が形成されており、一方の梁板２３には、この
貫通孔に原点を一致させた分度器５１が固定されている
。

図示されていないが、この分度器５１の原点にも梁板２
３の貫通孔に連続して貫通孔が形成されている。一方、
測定ｆ’１４０の軸４１には、針５２が固定されている
。この針５２と分度器５１とにより、測定盤２０に対す
る測定１’ｉ４０の傾きを角度測定することができる。

測定筒４０は、太陽に近い側の端部に円形の天板４２を
有していると共に、測定筒４０の軸方向に延びて太陽光
を帯部材２２の内側面に投射可能とする貫通孔４３を有
している。天板４２の中心に形成された中央孔４４の直
径は３．２１であり、帯部材２２の内側面から２２ｃｉ
の位置に中央孔４４がくるように設定されている。

図示されていないが、測定盤２０の一方の水平軸２１に
は、雄ネジが設けられており、回転つまみ手段を有する
ナツトがこの雄ネジに螺合している。ナツトを締めるこ
とにより、支持フレーム１０に対して測定！２０を所望
の傾きに一時的に固定しておくことができる。同様の固
定手段を、測定筒４０の軸４１に設けることができる。

これにより、測定盤２０に対して測定筒４０を所望の角
度に一時的に固定しておくことかできる。

次に、上述した太陽位置観測機の使用方法について説明
する。

初めに、本発明の太陽位置観測機を用いて太陽の動きを
観察する方法について説明する。

支持フレーム１０に対し、測定盤２０を水平軸２１を中
心として回転させて太陽光と同じ傾きとなるように傾け
る。この状態で、一方の水平軸２１に形成された雄ネジ
に螺合している回転つまみ付きナツトを締めて、測定盤
２０を支持フレームｌＯに固定する０次に、測定盤２０
に対し、測定筒４０を第二の軸４１を中心として回転さ
せて、測定筒４０の貫通孔４３を通過してきた太陽光が
、半円弧状の帯部材２２に投影された天板の影の中心に
位置するようにセットし固定する（第２図参照）。

第３図は、半円弧状の帯部材２２の内側面に投影される
天板４２の影と測定筒４０の貫通孔４３を通過してきた
太陽光の投射部分（リング）との関係を示した図である
。

第３図（ａ）に図示されているように、測定簡４０が太
陽の方向に向いた状態では、測定筒４０の貫通孔４３を
通過してきた太陽光は、半円弧状の帯部材２２に投影さ
れた天板の影の中心に同心円状のリングを形成する。

図示された実施例では、天板４２の中心に形成された中
央孔４４の直径は３．２ｍｍであり、帯部材２２の内側
面から２２ｃｍの位置に中央孔４４がくるように設定さ
れている。このサイズ及び配置は、視覚的には、天板４
２を２２ｃａｌｉｉれた所において太陽を観察した時に
見える仮想太陽の大きさに相当する。即ち、人間が色ガ
ラス６０を通して太陽６１を見たときの大きさにおおむ
ね等しくなる（第５図参照）。

太陽の視直径は約０．５度で、太陽が自身の直径分だけ
移動するのに要する時間は、２分である。

従って、第３図（ｂ）及び（ｃ）は、第３図（ａ＞の状
態からそれぞれ１分経過後及び１分経過後の状態を示し
ていることになる。

このように、時々刻々と移動する太陽を目視によりはっ
きりと観察することができ、生徒達の興味を引付けてお
くことができ、これにより、太陽の運動をよりよく理解
させる一助とすることができる。

尚、太陽の時角は、地球の自転がほとんど一定であるた
め、−様に増加する。２４時間で３６０度回転するため
、１時間は１５°となり、１分は１５′、そして、１秒
は１５″という関係になる。

そして、太陽が天頂を含む子午線上にあるときを零とし
、西向きに増加するように測定する。

次に、本発明の太陽位置観測機を用いてその場所の緯度
を測定する方法について説明する。

第４図は、本発明の太陽位置観測機を用いてその場所の
緯度を測定する方法の原理を説明するための概略図であ
る。

先ず、磁針で北極を確め、本発明の太陽位置観測機の水
平軸２１が東西を向くようにし、測定筒４０を時角［０
」にセットする。南中時（天体が子午線を通過する時で
、天体の高度が最も高くなる）に、第３図（ａ）に図示
されているようなリングを帯部材の内側面に投影される
天板の動向に形成する。その時の、針３２による分度器
３１の読みが、その測定場所の緯度を与える（第６図参
照）。

即ち、太陽光は、第４図に図示されているように春分と
秋分時に平行光線とみなすことができるため、測定場所
の緯度Ｑは、針３２による分度器３１の読みＰと等しく
なる。

尚、緯度測定は、夏至及び冬至においても行うことがで
き、その場合、緯度は針３２による分度器３１の読みに
２３．５°を加えた値及び２３．５°を引いた値となる
。

最後に、本発明の太陽位置観測機を日時計として用いた
場合の教育的価値について説明する。

測定盤２０及び測定ｆ！！ｉ４０を動かして、−日の太
陽の位置をその時の時計の時刻と共に帯部材２２に上に
記録する。この日時計で読取られた時角は時計の時刻と
は相違し°Ｃ１一定ではない、このような実測を通して
、太陽に対する地球の公転、地球の公転が楕円軌道であ
ること、夏至及び冬至における太陽の高度等を理解させ
る手掛りとすることができる。

（発明の効果）本発明の太陽位置観測機は、一対の直立した脚部及びこ
れら脚部を連結する連結部を有する支持フレームと、支
持フレームに水平軸を中心として回転可能に支持された
測定盤であって、内側に角度表示目盛りが描かれた半円
弧状の帯部材及びこの帯部材のほぼ両端部を連結する梁
板を有する測定盤と、支持フレームに対する測定盤の傾
きを目視できる第一の角度測定手段と、測定盤に水平軸
に直角な第二の軸を中心として回転可能に支持された測
定筒であって、該測定筒の太陽に近い側の端部に位置す
る天板及び該測定筒の軸方向に延びて太陽光を帯部材の
内側面に投射可能とする貫通孔を有する測定筒と、そし
て、測定盤に対する測定筒の傾きを目視できる第二の角
度測定手段とを備えているため、２〜３分の観察時間に
その変化を目で確めることができる効果を有している。

これにより、生徒達の興味を引付けておくことができ、
また、地球の動き、地球と太陽の関係等の理解の一助と
することができる。

さらに、本発明の太陽位置［測機は、構造が簡単で安価
に製造することができるため、教育予算を圧迫するおそ
れもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る太陽位置観測機の一実施例の斜
視図である。第２図は、測定筒が太陽の方向に向いた状態における各
組成要素の位置関係を説明するための部分斜視図である
。第３図（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、半円弧状の帯部材
の内側面に投影される天板の影と測定筒の貫通孔を通過
してきた太陽光の投射部分との関係を示した図である。第４図は、本発明の太陽位置観測機を用いてその場所の
緯度を測定する方法の原理を説明するための概略図であ
る。第５図は、色ガラスごしに太陽を見た状態を説明するた
めの概略図である。第６図は、本発明の太陽位置観測機を用いてその場所の
緯度を測定する状態の側面図である。１０・・・支持フレーム１１・・・脚部１２・・・連結部２０・・・測定盤２１・・・水平軸２２・・・帯部材２３・・・梁板２４・・・イｉ’装置表示−ｆ［λ ３０・・・角度β１定ＪＦ９゜３１・・・分度器３２・・・釧４０　・・測定筒４１・・・軸４２・・・天板４３・・・貫通孔４４・・・中央孔５０・・・角度測定手段５１・・・分度器５２・・針６０・・・色カラス６１・・・太陽出願人　　株式会社エヌケービー第２図第３図（ａ）　　　　　　　　（ｂ）　　　　　　　（Ｃ）０
分　　　　　　１分　　　　　２す第４図第５ヌ第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一対の直立した脚部及びこれら脚部を連結する連
結部を有する支持フレームと、前記支持フレームに水平軸を中心として回転可能に支持
された測定盤であって、内側に角度表示目盛りが描かれ
た半円弧状の帯部材及びこの帯部材のほぼ両端部を連結
する梁板を有する測定盤と、前記支持フレームに対する
前記測定盤の傾きを目視できる第一の角度測定手段と、前記測定盤に前記水平軸に直角な第二の軸を中心として
回転可能に支持された測定筒であって、該測定筒の太陽
に近い側の端部に位置する天板及び該測定筒の軸方向に
延びて太陽光を前記帯部材の内側面に投射可能とする貫
通孔を有する測定筒と、そして、前記測定盤に対する前記測定筒の傾きを目視できる第二
の角度測定手段と、を備えて構成されている太陽位置観測機。
（２）前記第一の角度測定手段が、前記支持フレームの
脚部に固定された分度器と、そして、前記測定盤の水平
軸に固定された針とから構成されている請求項１に記載
の太陽位置観測機。
（３）前記第二の角度測定手段が、前記測定盤の梁板に
固定された分度器と、前記測定筒の第二の軸に固定され
た針とから構成されている請求項１又は２に記載の太陽
位置観測機。
（４）前記支持フレームに対して前記測定盤を一時的に
固定しておく第一の固定手段と、そして、前記測定盤に
対して前記測定筒を一時的に固定しておく第二の固定手
段とをさらに備えている請求項１〜３のいずれかに記載
の太陽位置観測機。