科学世界：古老的计时仪器——日晷
2018-08-28 17:02
来源:
中学生爱数理化
同学们，如果问你现在几点了，你会看一下自己的手表，告诉别人现在的时间。可你知道古时候的人怎么看时间么，那个时候没有手表，但却有另一种计时仪器——日晷。今天，疾风就给同学们介绍一下古老的计时仪器——日晷。
日晷是一种古老的、以日影测时的计时仪器，又称“日规”，本义是指日影，是使用太阳投射的影子来测定并划分时刻的一种简单设备，主要由一根投射太阳阴影的指针、承接指针投影的投影面和投影面上的刻度线组成。最常见、最普通的日晷如图1所示，是在一块大圆形石盘的正中心垂直穿过一根棒子作为指针，这个指针叫做“晷针”，石制的圆盘叫做“晷面”。将日晷安放在石台上，当太阳光照在日晷上时，晷针的影子就会投向晷面。太阳由东向西移动，晷针影子也慢慢地由西向东移动。于是，移动着的晷针影子好像是现代钟表的指针，晷面则是钟表的表面，以此来显示时刻。
图1
其实，日晷可以设计在任何物体的表面上。有些日晷为了显示华丽富贵，常常采用铜盘等作晷面。晷面只要能让固定的晷针产生阴影来测量时间就行，只是要尽可能让晷面呈浅色，这样，太阳的影子投射在上面时就更为明显一些。
根据日晷的放置方法、刻线的特点等，日晷可以分为地平式日晷、赤道式日晷、子午式日晷等。图1为放在北京故宫内的赤道式日晷，在石制的晷面上刻有一个圆环，正午位(中午12点钟时晷针的影子)在圆环的最低处，早上6点标示在圆环的西侧，黄昏的6点在圆环的东侧。在冬季，晷盘的北侧照不到阳光，必须使用晷盘的南侧；在夏季，阳光照射到晷盘的北侧，南侧的盘面就不能使用了。所以在晷面的正反两面都标有刻度，以便一年四季都能利用晷针的投影来指示时间。
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为了了解赤道式日晷的测时原理，我们可以借助图2来进一步理解。
从图2中可以看出，∠a=∠b，而∠a为本地的纬度，所以晷面要倾斜当地纬度大小的角度，这样做可以使晷面平行于赤道面。随着地球的匀速自转，晷针在晷面上的投影会匀速变化。这正是赤道式日晷所具有的优点，晷面的刻度线均匀分布，便于制作和读取。
日晷这种利用太阳光的投影来计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明，这项发明被人类利用达几千年之久。然而，日晷存在着一个致命弱点，那就是在阴雨天和夜里是没法使用的。1270年，意大利和德国出现了早期的机械钟，而中国则在1601年，明万历皇帝才得到两架外国的自鸣钟。清代时虽有很多进口和自制的钟表，但都为王宫贵府所用，一般平民百姓不可能拥有，所以看钟表知辰光是近现代的事儿。不过，在我们的现实生活中，很多时候我们仍然还在借助于太阳来知晓大致的时辰，这也算是“日晷”给我们现代人所留下的一笔“财富”吧。
责任编辑：疾风返回搜狐，查看更多
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