DE3036341A1

DE3036341A1 - Model representation of seasonal and geographical day lengths - uses globe with surface mounted sensors to reproduce light intensities via LED(s)

Info

Publication number: DE3036341A1
Application number: DE19803036341
Authority: DE
Inventors: Roland Prof. Dr. 4400 Münster Szostak
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-09-26
Filing date: 1980-09-26
Publication date: 1982-05-27

Abstract

To represent the conditions of daylight and length of days over the earth's surface, a normal geographic globe is used, illuminated by an external light source. Photo-electric sensors mounted at different points on the globe's surface, pick up the light at different intensities, depending on their position relative to the incident light, when the globe (2) rotates. Thus for instance, if one sensor is mounted in Central Europe, the associated external lamp i.e. L.E. connected to it, will light up periodically to represent the brightness of day in that locality. Depending also on the orientation of the globes axis, to the light source, a visual demonstration can be given of the connection between winters and summers in northern and southern hemispheres.

Description

Beschreibung der BrdinauAg:Description of the BrdinauAg:

Modelldarstellung der lahreszeitlich und geograflscE bedingten Tageslängen und Tap;eshellikeiten Es soll eine vorzugsweise zu Unterrichtszwecken dienende modellmäßige Darstellung geboten werden, die die an einem beliebigen Ort auf der Erdoberfläche wahrnehmbaren relativen Tageslängen und Helligkeiten anzeigt und deren Jahreszeitliche Änderungen mit ihren geografisch unterschiedlichen Ausprägungen aus heliozentrischer Sicht anschaulich verständlich macht.Model representation of the length of the day depending on the season and geography and Tap; eshellikeiten It should be a model that is preferably used for teaching purposes Representation are provided that are located anywhere on the earth's surface perceptible relative lengths of day and brightness and their seasons Changes with their geographically different characteristics from heliocentric Makes view clearly understandable.

Zu diesem Zweck wird ein Globus oder eine ähnlich ausgebil-dete, drehbar gelagerte Kugel an ihrer Oberfläche mit photoelektrischen Sensoren versehen. Die rotierende Kugel wird von einer Seite mit einer Lichtquelle beleuchtet, Wen das übrige Umlicht hinreichend abgeschwächt ist, empfangen die auf der Kugel angebrachten Sensoren entsprechend periodisch mit der Kugeldrehung variierende Lichtintensitäten. Diese hängen charakteristisch vom Ort des Sensors auf der Kugel und von der Orientierung der Drehachse gegenüber der Lichtquelle ab.For this purpose, a globe or a similarly designed one can be rotated The ball is supported by photoelectric sensors on its surface. the rotating sphere is illuminated from one side with a light source, Wen that The rest of the ambient light is sufficiently weakened, received by those attached to the sphere Sensors corresponding to light intensities that vary periodically with the rotation of the ball. These depend characteristically on the location of the sensor on the sphere and on the orientation the axis of rotation relative to the light source.

Bevorzugenswert zur weiteren Verarbeitung dieser Lichtintensitäten sind Sensoren mit möglichst cosinus-getreuer Richtungsempfindlichkeit.Preferred for further processing of these light intensities are sensors with a directional sensitivity that is as true to the cosine as possible.

Die von den Sensoren gelieferten elektrischen Signale werden zweckmäßig so aufbereitet, daß sie als elektrische Ströme, die proportional zu den empfangenen Lichtintensitäten sind, jeweils einzelne elektrische Lichtquellen steuern, die sich außerhalb der rotierenden Kugel, z. B. auf dem Arbeitstisch oder an dem Fundament befinden, auf dem sich das Gestell mit der drehbar aufgehängten Kugel befindet. Diese so angesteuerten Lichtquellen (z. B. Leuchtdioden oder Gluhlampchen) leuchten dann entsprechend den von den Sensoren empfangenen Lichtintensitäten bei rotierender Kugel periodisch auf. Dabei ist jede dieser anzeigenden Lampen Jeweils einem Sensor auf der Kugel zugeordnet.The electrical signals provided by the sensors become useful processed so that they are received as electrical currents proportional to the Light intensities are each individual electrical light sources that control each other outside the rotating ball, e.g. B. on the work table or on the foundation on which the frame with the rotatably suspended ball is located. These light sources controlled in this way (e.g. light-emitting diodes or light bulbs) light up then according to the light intensities received by the sensors when rotating Ball periodically. Each of these indicating lamps is in each case a sensor assigned on the sphere.

An einigen Beispielen sei der Vorgang, wie er sich dem Betrachter darstellt, erläutert: Sensor A befindet sich auf der Kugel an einem Ort in Mitteleuropa; diesem Sensor sei die externe an zeigende Lichtquelle A zugeordnet. Diese leuchtet dann periodisch mit einer Charakteristik auf, die dem Ablauf der Tagesbelligkeiten in Europa entspricht, Ein zweiter Sensor B befinde sich auf der Kugel an einem Ort in Südafrika; diesem sei die anzeigende Lampe B zugeordnet. Für den Betrachter ist dann anschaulich ersichtlich, wie der Lichtverlauf von A und B synchron, also nicht phasenverschoben, erfolgt. Aber Je nach Orientierung der Drehachse gegenüber der Richtung deseinstrahlenden Lichtes leuchten A und B unterschiedlich hell und unterschiedlich lange während einer Umdrehung der Kugel. Bei dieser Orientierung, die dem nördlichen Sommer entspricht, leuchtet A im Vergleich zu B wesentlich heller und Jeweils länger. Damit wird der Zusammenhang zwischen nördlichem Sommer und südlichem Winter einprägsam vor Augen geführt. Entsprechend unterschiedliche Helligkeitsverläufe ergeben sich für den Gang durch alle Jahreszeiten.Let us take a few examples of the process as it appears to the viewer represents, explains: Sensor A is located on the sphere at a location in Central Europe; this sensor is the external to indicating light source A assigned. This then lights up periodically with a characteristic that corresponds to the sequence of the Daily activity in Europe corresponds, A second sensor B is located on the Globe in one location in South Africa; the indicating lamp B is assigned to this. For the viewer can then clearly see how the light path from A and B takes place synchronously, i.e. not out of phase. But depending on the orientation of the The axis of rotation in relation to the direction of the incident light illuminates A and B differently bright and of different lengths during one revolution of the sphere. With this orientation, which corresponds to the northern summer, A is much brighter than B. and each longer. This establishes the connection between northern summer and southern Winter in a memorable way. Correspondingly different brightness gradients arise for walking through all seasons.

Dieser läßt sich z. B. leicht dadurch erzeugen, daß die Kugel bei raumfester "schräger" Orientierung der Drehachse um die beleuchtete Lichtquelle herumgeführt wird. Erkennbar wird dabei, daß die Schrägstellung der Erdachse gegenüber der Normalen der Erdbahnebene die Ursache für diese Jahreszeitlichen Erscheinungen ist.This can be z. B. easily produce that the ball at Fixed "oblique" orientation of the axis of rotation around the illuminated light source is shown around. It can be seen that the inclination of the earth's axis is opposite the normal of the earth's orbit plane is the cause of these seasonal phenomena is.

In einem zweiten Beispiel sei Sensor A wieder in Europa angeordnet, während sich Sensor B auf der Kugel an einem Ort z. B. in Japan befinde. Dann zeigen die Lichtquellen A und B zwar übereinstimmendes Jahreazeitliches Verhalten an, sie leuchten Jedoch nicht synchron, sondern phasenverschoben auf.In a second example, let sensor A be located in Europe again, while sensor B is on the ball at a location z. B. in Japan. Then show the light sources A and B show the same seasonal behavior, they However, they do not light up synchronously, but rather out of phase.

Dieser Fall fährt dem Betrachter den Unterschied der "Uhrzeiten" an diesen Orten in Verbindung mit seinen Ursachen anschaulich vor Augen.In this case, the viewer sees the difference in the "times" these places in connection with its causes vividly before our eyes.

Ein weiteres Beispiel bietet der Fall, bei dem sich der Sensor.auf der Kugel nahe dem einen Pol befindet. Im "Winter" herrscht dort Polarnacht; die anzeigende Lichtquelle bleibt dunkel. Im "Sommer" geht die "Sonne" nicht unter; die anzeigende Lichtquelle leuchtet (mit geringen überlagerten periodischen Schwankungen) andauernd.Another example is the case in which the sensor of the sphere is near one pole. In "winter" there is polar night; the indicating light source remains dark. In "summer" the "sun" does not set; the indicating light source lights up (with slight superimposed periodic fluctuations) continually.

Noch einprägsamer sind diese geschilderten Vorgänge für den Betrachter verfolgbar, wenn die anzeigenden Lichtquellen z. B. über eine entsprechend lange Zuleitung versorgt - auf einer Erdkarte oder entsprechenden Landkarte positioniert werden. Eine bequeme Positionierung dieser Lämpchen läßt sich mit MagnethaftfEBen durchführen, wenn sich die Erdkarte an oder vor einer Wand oder Wandtafel aus Eisen befindet.These processes are even more memorable for the viewer trackable when the indicating light sources z. B. over a correspondingly long period Supply line supplied - positioned on a map of the world or a corresponding map will. These lamps can be conveniently positioned using magnetic clips Perform when the earth map is on or in front of an iron wall or blackboard is located.

Das Gerät leistet auf anschaulicher Ebene ohne mathematische Anforderungen die Transfrmation aus dem lokalen, rotierenden irdischen Bezugssystem auf das ruhende heliozentrische Bezugssystem, die dem Laien erfahrungsgemäß beträchtliche Schwierigkeiten bereitet.The device performs on a descriptive level without any mathematical requirements the transmission from the local, rotating earthly frame of reference to the resting one heliocentric frame of reference, which experience has shown to be considerable difficulties for the layperson prepares.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

-PaLte hi he device for the model representation of the Jabres time-related relative lengths of day and daytime brightnesses sn different places on earth - characterized in that at different selectable points on the surface a globe or a similarly designed and rotatably mounted accordingly Ball one or more photoelectric sensors are attached or attached - that the electrical signals from these sensors are led in from the sphere and electrically processed (e.g. reinforced) in such a way that individual Light sources that are outside the sphere and therefore do not move with it, are controlled so that each of these indicated indicating light sources the brighter lights up, the greater the ripple to which the associated sensor is exposed is, - that the globe or the said ball with the sensors attached to it has an axis of rotation which is preferably inclined by 23.5 ° relative to the vertical and in a preferably horizontal direction from one side by a light source is illuminated.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that selected Place electrical plug contacts on the ball, to the photoelectric ones Sensors (e.g. phototransistors) can be attached (e.g. advantageous with jack plugs).

3. Device according to claim 1 and optionally 2 characterized in that that the photoelectric sensors have a directional sensitivity that is as true to the cosine as possible own and the associated indicating light sources are controlled so that their brightness as proportional as possible to that received by the respective sensor Brightness is.

4. Apparatus according to claim 1 and optionally 2 to 3 characterized in that that the indicating light sources are either on the work table via a supply line, can be positioned on a map at will, or that they are 4ez. B. can be attached to a map hanging on the wall, which is advantageous magnetic pinning can be done.

5. Apparatus according to claim 1 and optionally 2 to 3 characterized in that that the indicating light sources are on the same frame from which the rotatably mounted ball or the globe is carried.

6. Apparatus according to claim 1 and optionally 1 to 5 characterized in that that the rotation of the ball is effected by a small motor.

7. Apparatus according to claim 1 and optionally 2 to 6 characterized in that that the signal lines from the sensors from the rotating ball out via Drebkontakte respectively.

Sliding contacts are led to the indicating light sources. Included can each have several signal lines from the sensor sockets to the rotary contacts are interconnected in groups, so that the number of rotary contacts as possible can be kept small.

8. Apparatus according to claim 1 and optionally 2 to 6 characterized in that that the transmission of the signals from the sensors on the rotating ball to the Signal processing or to the indicating lamps not via rotary contacts or sliding contacts, but takes place through inductive low or high frequency coupling.

9. Apparatus according to claim 1 and optionally 2 to 8 characterized in that that to eliminate disturbing ambient light components the rotating ball with an alternating light source or pulsed light source is illuminated and the received alternating light component on the receiver side this frequency is evaluated.