地球儀是用球體表示地球特征的縮小模型,具有地圖的特征,以球面代替平面。地球儀由底座、固定支架、支架、球體、轉軸組成。在一可繞軸轉動的圓球上繪有赤道、經線、緯線和各種地理要素,并用顏色區分各國家和地區。為便于說明地球的自轉、公轉、四季形成與晝夜長短等自然現象,一般按黃赤交角23°26′ 傾斜裝置。
世界現存最早的地球儀是由德國航海家、地理學家貝海姆于1492年發明制作的,它現如今保存在紐倫堡博物館里。中國地球儀的制作始于元代,由西域天文學家扎馬魯丁為元朝廷督造,球面上反映了地球表面的海、陸分布狀況,屬于原始的繪制方法。
地球儀的種類很多,按球面地圖的內容,可分為政區地球儀、地形地球儀、遙感影像地球儀。按產品材料分類,可分為紙質地球儀、塑料地球儀、沒藥樹地球儀、石質地球儀、金屬地地球儀、實木地球儀。按產品功能分類,可分為教學地球儀、工藝禮品地球儀、燈光地球儀、語音地球儀、智能地球儀。
地球儀有演示地球自轉偏向力,演示晝夜更替,測定地方時和區時測定地球上兩點之間的相對方位,量算地表兩地之間的實地距離,計算區域面積的功能。
地球儀被廣泛地應用在教育、航空、航海等方面,甚至成為我們家庭的擺設裝飾品。
起源
古希臘人認識到地球是個球體,率先使用地球儀表示地球表面。中國史書中有關地球儀的記載,最早見諸《元史·天文志》,元代天文學家扎馬魯丁在1267年曾制造地球儀。現存最早的是德國地理學家M.貝海姆(Martin Behaim,1459~1507)于1492年在紐倫堡制作的地球儀。
歷史沿革
中國發展
中國地球儀的制作始于元代,由西域天文學家扎馬魯丁為元朝廷督造,球面上反映了地球表面的海、陸分布狀況,屬于原始的繪制方法。明萬歷年間意大利傳教士利瑪竇來華后,為向中國傳授古希臘的地圓說,親自制作地球儀,并著有《坤輿全圖》。受其影響,明萬歷三十一年(1603年),學者李之藻制成一架地球儀。約在崇禎三年(1630年),朝廷也制作了一架地球儀。這些地球儀上繪制了經緯網,擴充了我國此前的地球儀上只有27處觀測點的緯度,包括了赤道、南北回歸線、南北極圈的整個地球緯度,也彌補了我國此前不知經度的空白,并標注了五洲說,使當朝人能以了解西方地理大發現的新知識。繼明之后,清代康熙皇帝敕命在朝的傳教士會同一些朝廷官員制作了康熙朝地球儀,球面的圖象、刻度及相關的文字敘述等大體沿用利瑪竇的繪制方法。這件儀器的制作從一個側面反映出“地圓說”理論在中國得到鞏固,也反映了當時中國對世界地理知識的認識水平。明、清兩朝制造的地球儀現僅存3件,其中2件存于故宮博物院,1件存于倫敦英國博物館。
歐洲發展
1480年,貝海姆作為佛蘭芒貿易商人初次訪問葡萄牙時,自稱是紐倫堡天文學家米勒的學生,所以成為約翰二世的航海顧問。當時航海者用星盤來測定日、月、星辰的高度,以推算時間和緯度。1490年回紐倫堡后,在畫家格洛肯東的協助下,貝海姆開始設計制作地球儀,1492年,一個直徑20英寸的地球儀完成。他當時所畫的世界地形既不準確又已過時,在這個地球儀上,印度洋是向東西擴展的海洋,特別是非洲西海岸,錯誤之多實在驚人。不過有趣的是,在發現北美洲的前夕他繪制的地球儀,為當時的人們提供了關于地理上的一些有益設想。德國最有名的地球儀制作者,是紐倫堡學者瓊漢恩斯·肖納。他在16世紀早期制作的兩個地球儀保存至現如今。
20世紀發展
20世紀60年代的地球儀,大都是在圖形球殼上,用手工將分投影的地球儀圖片拼貼制成,產量極少。70年代為軍事需要,總參測繪局制成了一批直徑1米以上的充氣塑料地球儀,這在地球儀制作方面是一次新的突破,這一成果曾在1978年全國科學大會上展出。80年代初,地儀大量涌入市場,較廣泛地用作地理教具和家庭裝飾品,但都是根據中國地圖出版社和測繪出版社所發行的地球儀圖片。80年代中期,該兩家出版杜又分別發行了兩種地球儀圖片。均分地形和政區兩種版面,用英漢對照地名。生產廠家較為集中前者為無錫教學地球儀廠生產,后者為大型豪華地球儀,由石家莊市長安地理儀器廠生產。繼后中國地圖出版社又與重慶教學模型廠錫市特型地圖廠合作開發了直徑 35 米以上的一次塑成型的塑料地球儀,這種新型地球儀是由印刷在可塑片材上的極平面投影的半球圖經壓塑成為南北兩半球拼合組成。改變了手工拼貼圖片的傳統制作方式,實現了機械化生產,這種新產品已通過鑒定。
21世紀發展
2005年下半年,香港特別行政區上市公司IDT及大陸公司東新創藝聯合研發,采用當時隱形光學碼鼻祖臺灣SONIX技術一體制作,其包含有二個部分,地球儀(印刷有肉眼看不到的細小碳黑元素點陣,用以完成隱形碼的鋪設)、點讀筆(點讀筆通過識別炭元素印刷的不同點陣排列來識別出不同的碼值,通過筆中的集成芯片調取出對應的語音錄音,以此實現語音播報功能)。
視頻地球儀是采用先進隱形碼光學識別技術和數碼語音技術開發而成的新一代智能演示學習和裝飾展示工具。只需用MPR識讀器在視頻地球儀上輕輕點讀,即可在地球儀上LED顯示屏上全屏播放當地詳細的音視頻資訊,包括七大洲、四大洋、世界各國疆域、版圖、歷史、政治、人口、語言、文化、城市、風俗習慣等大量地理百科知識,同時還具備交互游戲功能。
磁懸浮地球儀由電磁控制裝置、地球儀、不銹鋼護欄組成,通過電磁鐵和永磁石,使球體在各種相互力的作用下保持懸空并平衡旋轉。如此使用磁懸浮技術的地球儀,與普通地球儀不同,它無需轉軸穿過球體便可懸浮于空中,更加生動真實的展現了地球在太空中的形態。
北斗AR地球儀是一款基于北斗衛星系統與增強現實技術相結合的智能教育產品。通過其卓越的技術優勢,將傳統教學內容與現代科技完美結合,開發出一款更加豐富多彩,生動形象的教學工具。地球儀結合了AR技術的優勢,通過4D立體動畫,還原更為生動的地球面貌,讓孩子感受到科技的力量,了解到國家的強大。系統中已經涵蓋197個國家地理知識、20多個著名國家建筑、8大天文氣象、18+種遠古時代恐龍、30多個國家代表性動物分布區域、8大行星運轉軌跡、50多個國家的名人事跡等。
地球儀的結構
地球儀由底座、固定支架、支架、球體、轉軸組成。
地球儀的教學作用
1.地球儀可以讓學生理解晝夜交替現象和四季變化現象的成因;了解地球的運動對氣候的影響。
2.地球儀可以讓學生了解經緯線分布特點,形狀方向長度;知道經緯網的作用。
3.地球儀可以讓學生認識七大洲和四大洋的位置關系及所處的緯度帶;認識六大板塊位置;認識主要地形區和主要大洲地形特點;找出日界線的位置。
地球儀的鑒別
查看審圖號
地球儀的審圖號在出版發行前,都要通過中華人民共和國國家測繪局的審核,審核通過后才授予審圖號。
查看書號
地球儀的書號屬于國家正式出版物,地球儀只有出版社才能出版發行,印刷廠只是加工單位,不擁有圖書版權,如果印刷廠直接印刷并批發銷售,就是盜版行為。同樣,一個教學儀器企業直接將生產的地球儀批發銷售,亦是盜版侵權行為。
查看出版社和出版日期
地球儀的出版社和出版日期是最核心的屬性,國內僅有中國地圖出版社、星球地圖出版社擁有出版地球儀的自主知識產權。
地球儀的原理
磁懸浮地球儀原理
磁懸浮地球儀利用電流磁效應使地球儀漂浮在半空中。地球儀頂端有一個磁鐵,圓環形塑膠框內部頂端有一個金屬線圈,金屬線圈通過電流就會成為電磁鐵。電四氧化三鐵與地球儀頂端磁鐵間的吸引力可抵消地球儀所受重力,因此地球儀可漂浮在半空中。用手輕輕觸碰地球儀使其偏離平衡位置,手移開后地球儀仍可回到平衡位置不至掉落,這是利用負反饋機制。地球儀底端也有一個磁鐵。塑膠框內部底端有一個霍爾偵測器,可偵測地球儀底端磁鐵的磁場變化。地球儀偏離平衡位置時,霍爾偵測器偵測到地球儀底端磁鐵的磁場變化,便會產生一補償電流。補償電流流到塑膠框頂端金屬線圈時,金屬線圈磁場增加,可將地球儀拉回平衡位置。輕輕轉動地球儀便可持續不停轉動,這可以用慣性原理(說得深入一點,依據角動量守恒原理)解釋。地球儀所受到的外力矩為零,因此會以固定速率沿固定方向轉動。
地球儀的分類
按球面地圖的內容分類
分為政區地球儀、地形地球儀、遙感影像地球儀。
政區地球儀,表示行政區劃分,球面光滑。
地形地球儀,是表示地形的模型,球面可分為平面和立體隆起兩種。
按產品材料分類
分為紙質地球儀、塑料地球儀、沒藥樹地球儀、石質地球儀、金屬地球儀、實木地球儀。
按產品功能分類
分為教學地球儀、工藝禮品地球儀、燈光地球儀、語音地球儀、智能地球儀。
教學地球儀,用于學校及家庭地理教學。
工藝禮品地球儀,常用于家庭及辦公擺件裝飾等。
燈光地球儀,當地球儀內的燈光關著時,您可看到地球的地貌情況;當將燈打開時,各個國家的行政界限就以不同的顏色清楚地表示出來。除可作晚間看電視的背景光源外,還可作臥室及兒童房間的柔和燈用。
語音地球儀,采用先進隱形碼光學識別技術——類二維碼和數碼語音技術開發而成的新一代智能閱讀和學習工具。
智能地球儀
智能地球儀的組成
智能地球儀包括:球體,內部中空;投影模塊,投影模塊在所述球體的內表面形成投影圖像;以及處理器,與投影模塊電連接,其中,處理器根據所接收的位置信息,控制投影模塊,以使投影模塊顯示與位置信息相對應的地理信息。
球體上設置有觸摸感應模塊,用以感應觸摸動作而產生觸摸信號,處理器與觸摸感應模塊電連接,根據觸摸感應模塊產生的所述觸摸信號,與地理信息變化操作之間的對應關系,確定對地理信息進行變化操作后的地理信息。
智能地球儀還包括支撐座,支撐球體,投影模塊設置于支撐座內;存儲器,設置于支撐座內,存儲器存儲有地理信息;處理器與所述存儲器電連接。
智能地球儀還包括用于接收語音指令的語音模組;語音模組與處理器連接;處理器根據語音指令調取與語音指令相對應的地理信息,并通過投影模塊將調取后的地理信息投影在球體。
智能地球儀還包括底座底座上設置有轉軸、以及驅動轉軸轉動的電機;電機與處理器連接,控制電機的轉動;支撐座設置在底座上,并通過轉軸與底座相對轉動。
智能地球儀還包括攝像頭模組,攝像頭模組設置于支撐座,攝像頭模組與處理器連接;處理器控制支撐座相對于底座轉動,以使攝像頭捕捉用戶所在位置,處理器控制投影模塊,以使投影模塊投影顯示的地理信息面向所述用戶。
智能地球儀還包括無線模塊,無線模塊設置于支撐座,智能地球儀通過無線模塊與外接設備進行信息同步。
智能地球儀的使用
智能語音地球儀是采用數碼語音技術和先進隱形碼光學識別技術而成的新一代學習和智能閱讀的工具。地球儀能智能的識別出信號,語音播放所點國家的詳細信息,同時點亮代表該國家的LED燈。智能地球儀是一種功能強大、性能可靠、趣味性強的學習與教學工具,是傳統產品與高新科技結合的典型。智能地球儀可應用于不同地理教學和各個有關地理知識得展覽中。智能地球儀通過配套識讀器,使用點到哪里就能讀到哪里的功能,聲音與圖像結合,實現了視聽的結合,讓地球儀變得更生動形象,七大洲、四大洋、各國疆域、版圖、政治、人口文化、風俗習慣等等許多地理文化百科知識輕松掌握。
智能地球儀的作用
智能地球儀對學習地理以及了解世界各國的基本信息等起到了引導輔佐作用,還具備有趣的游戲功能,游戲功能是將地理、政治、歷史等知識編輯在趣味游戲中,不僅將知識游戲完美結合,同時也給學習知識增添樂趣減輕枯燥乏味感。智能地球儀是學習與娛樂的完美工具。
地球儀的功能
地球儀的功能:演示地球自轉偏向力,演示晝夜更替,測定地方時和區時測定地球上兩點之間的相對方位,量算地表兩地之間的實地距離,計算區域面積。
演示地球自轉偏向力
先將地球儀的地軸垂直于地平線,在北半球高緯度處滴紅墨水,紅墨水在地球儀不轉動的情況下,就會沿著經線向低緯度流動并留下墨跡。然后你自西向東轉動地球儀,再在高緯度原地點滴藍墨水,你就會發現藍色墨水流動的方向與原來紅色墨水流動的方向比較發生了向右改變。同樣將地球儀側轉過來,南極洲向上,用同樣方法進行兩次演示,比較觀察,可發生藍色墨水流動的軌跡與紅色墨水流動的軌道相比,向左偏轉了。再將地球儀靜止平放,地軸與地平的平行,在赤道上某點滴紅墨水,發現紅墨水的流動沿赤道線而行;然后在原點再滴藍墨水,并轉動地球儀,發現藍墨水流動軌道與紅墨水一致,說明其流動軌道未受地球自轉影響。可以得出:北半球右偏,南半球左偏,赤道上沒有偏向。
演示晝夜更替
用電燈與地球儀的球儀心在同一平面上。地球儀繞地軸自西向東轉動。地球自轉的周期為一個恒星日。地球儀自西向東自轉時,在北極上空看地球儀呈反時針方向旋轉;從南極洲上空看地球儀呈順時針方向旋轉;從赤道上空看地球儀自西向東旋轉,這三種表述是一致的。由于地球儀是一個不透明的球體,同一時間電燈只能照亮地球的一半,即向日為晝,背日為夜。被電燈照亮的半球,稱為晝半球,半夜照亮的半球,稱夜半球。地球儀不停地自西向東轉動,就可以演示出地球上有規律的晝夜更替。
測定地方時和區時測定地球上兩點之間的相對方位
在地球儀地軸的北極一端,裝有一個圓形金屬片制成的“時規”,一半涂成黑色,表示黑夜;另一半保持金屬原色,表示白晝。在兩個半圓上,每隔15°依逆時針方向刻有24個時刻。地球儀上的“時規”,可以用來測定地方時和區時。使用時可將“時規”繞北極點旋轉,其測算方法及步驟如下:(1)測定地方時。例如已知蘇州市(121°E)的地方時為12點整,求武漢(106°E)和烏魯木齊市(91°E)的地方時各是多少?演示時首先轉動“時規”使12點整對準蘇州所在的經度,這時可發現武漢的地方時為11點整,烏魯木齊的地方時為10點整。(2)測定書籍時區的區時。例如北京時間(采用東八區區時)為12點整,求東10區和西2區的區時。演示時將“時規”上的12點整的刻度對準東八區的中央經線(120°E),即可在“時規”上尋找并讀出:東10區(150°E所對準的時刻)為14點,西2區(30°W所對準的“時規”上的時刻)為2點整。各時區的中央經線的度數,為該一區的區數乘以150。東區為東經,西區為西經。
測定地球上兩點之間的相對方位要測定地球上某地相對于本地的方位,首先要在地球儀上確定本地的子午線;再確定本地至某地的方向線;最后量出本地子午線與方向線的夾角(即為某地相對于本地的方位)。
量算地表兩地之間的實地距離
用細線、細金屬絲或紙條,量出地球儀上赤道的周長(單位為mm),再按公式求地球儀的比例尺。地球儀的直線比例尺=圖上距離/實地距離,即地球儀上赤道周長(mm)/地球赤道實際長,即可算出地球儀的直線比例尺。再用上法量出任何兩地在地球儀上的圖距(mm)除以地球儀的直線比例尺,即可算出兩地間的實際水平距離。根據這個方法還可用紙條或金屬薄片做一個量大圓距離的尺,其長度與赤道相等,并分為360個等分,每等分直接折算成千米的刻度,即可直接在地球儀上量算任意兩地的最短距離及航空、航海線的距離。
計算區域面積
方格法
先根據地球儀的直線比例尺,求出面積的比例尺。面積比例尺為直線比例尺的平方,再用畫有厘米方格的透明紙,平貼在地球儀上要進行測量的區域上面,先計算測量區域內完整方格所占數目,再將不完整的方格拼合成若干完整的方格,最后累計方格總數(即cm2),并乘以1cm2所代表的km2,即為所測區域的實地面積。
梯形法
這種方法是利用地球儀上的經緯網格圍成的梯形面積來量算所測區域的實地面積。它可以用來量算地球儀范圍較大的區域的面積。在兩條相鄰的緯線之間的各梯形面積相等;不同緯線之間的梯形面積隨緯度的增高而減小。用梯形法量算面積,先估算測量區域在地球儀上各緯度地帶內所占的梯形數,再乘以該緯度帶內的梯形面積,然后逐一相加,得出總面積。
應用領域
地球儀被廣泛地應用在教育、航空、航海等方面,甚至成為我們家庭的擺設裝飾品。
參考資料 >
地球儀.中國大百科全書.2024-01-11
[科普中國]-地球儀.科普中國網.2024-01-11
【康熙朝地球儀】.故宮博物院.2024-01-11
地動儀是誰發明的 地動儀的發明者是誰.天氣網.2024-01-11
閔行科技館“3合1”線上系列宣傳:神奇的磁懸浮地球.上海科普網.2024-01-11
北斗AR地球儀,擁有多項黑科技!孩子學知識還能走遍世界.搜狐網.2024-01-12
磁懸浮地球儀.中國地質大學.2024-01-11
博目地球儀20CM.豆瓣讀書.2024-01-12