月相盤的設計與製作

月相盤的設計與製作

國立科學教育館科教老師 楊憲吉

天文學的星相與月相,都是三度空間的幾何現象,再加上時間因素,即形成一種四度空間的現象,月相盤的設計過程中除了充分的考慮平面的配置外,隨時運用三度空間轉換二度空間的投影幾何原理,作為月相盤設計的基本方法。

(一)月相盤怎麼使用?

月相盤盤中陰曆日期及24小時的順序方向為反時間方向,而實際月亮升降方向為順時針方向,因此另行增設一個顯示月亮升降時刻的附盤,用以配合。國小課本中用拳頭量高的操作實驗一個拳頭相當於月相盤中的10度。

(二)想要探討的問題:

1、什麼是陰曆和陽曆?如何辨別?

2、從地球看月亮像是平面圓形你看到的月相是哪一部份?

(三)材料:硬紙板、圓規、尺、影印

(四)動手做做看

1、外殼大小為26×27㎝,一張全開大紙可印製6個

星座盤內盤

圖1: 內盤上的太陽、月相、日期、及時刻的配置圖

2、預留0.4㎝的安全邊。

3、內盤的大小直徑25.6㎝,取其內外相近,觀測操作與包裝運送均方便。

4、月相內盤就以星座內盤的背面進行設計,其外緣齒輪已 由星座內盤繪製完成。

5、在齒輪內側預留0.5㎝直徑的太陽紅點。

6、太陽紅點的內側預留0.4㎝的空隔寬度。

7、扣除4~6各項的長度,剩餘的內圓直徑為23.2㎝,就此推算最大月相圖圓半徑(即圖中各內切小圓半徑)。

8、將標準月相照片以印製在對應的月相圖圓中,如圖1。

9、在各月相圖圓內側1.1㎝~2.5㎝之間的正中,預留1.4×0.8㎝的長方形。並各填註初一至三十的陰曆日期,如圖1。

10、在三十月相圖圓外側中央,所預留太陽紅點的位置上,繪製一個直徑為0.5㎝的小圓,在其相對的內側介於日期方框與月相圖圓的中間,繪製另一個直徑同為0.5㎝的小圓,且各印製為實心的紅點,如圖1。

11、在盤中心,另作半徑4.8㎝及5.8㎝等兩個同心圓。以陰曆三十為基準,等分為24個相等的圓弧,繪製晝夜24小時的時間,黑底為黑夜,白底為白天,灰底為曙暮,如圖1。

月相盤外形圖

圖2: 月相盤外形圖

12、月相圖圓窗則於本盤中心線上端,已距中心(圓心)10.5㎝處為圓心,以1.1㎝為半徑作一個月相圖圓窗,與月相內盤上各月香圖圓,相互配合而呈一致。

13、陰曆日期窗於本盤中心線上端,距中心8.2㎝與6.8㎝之間的中央作對稱於中心線的1.4×0.8㎝的長方形,並與月相內盤上的陰曆日期互相配合,如圖2。

14、月亮升降時刻顯示小窗是根據月相內盤中升降時刻圓周的半徑而繪製即以5.8㎝及4.8㎝為半徑,並以本盤中心為圓心,作同心圓弧。然後,於東側之東西基準線的上下,各截取100(共200)而切割的弧段而成,如圖2。

15、附盤嵌裝半圓框,是以3.8㎝為半徑,並以本盤中心為圓心,作一半圓,予以切割。然後,再於半圓外側,沿著東西基準線,切割1.2㎝,可供附盤嵌入裝訂,如圖2。

16、附盤為3.8㎝為半徑的小圓盤,並於其周邊內側,繪製寬度為0.9㎝的24小時之時間刻度,如圖1的中央。

17、外殼左右兩側的中央,露出內盤旋轉的缺口,採用圓弧曲線,以配合內盤太陽紅點的顯示,整個月相盤的外形,如圖2。

(五)原理說明

因為太陽、地球、月亮的相對位置不同,故一個農曆月內,每天月亮的形狀會不同。陰曆是利用月亮盈虧的週期也就是朔望月,作為一年內之總天數的劃分,12個朔望月合起來一年只有354.367068天,累積三年下來陰曆就少了一個月,這就是陰曆三年要增添一閏月的由來。陽曆真正的一年是365 1/4天,經過四年的累積這零頭數就會合成1天。所以每隔4年,就會多出1天,這一天叫做閏日,含有閏日的一年叫做閏年。這就是陽曆每隔四年,出現一個閏年的由來。今日全球通用的曆法是叫格勒哥里曆,簡稱格曆。

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