今年的日晷

    日晷，是最古老的、以日影测时的计时仪器，如今它已成为人类文明的象征。我国历史悠久、文化发达，也是世界上最早使用日晷测时的文明古国之一。在我国众多的古代科技成就史，以日影测时原理制作并应用的日晷，可以说是一颗晶莹璀璨的明珠。其原理就是利用太阳投射的影子来测定并划分时刻。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，这项发明被人类沿用达几千年之久。

之前自己已经DIY过不少日晷了，只是精度还不能让我满意，主要是因为赤道式日晷要固定的角度比较多。今年这个还有点进步。

说说日晷的工作原理吧。本来日晷有很多种的，但我只做过赤道式的。

先上张图：

            

 

这是古人的杰作，当然，自己DIY的肯定没有这么震撼，限于目前的材料，只能做一个纸质的迷你版。不过基本的构造还是一样的。日晷由晷面和晷针构成，对于赤道式的来说，晷针垂直于晷面，晷面刻度平分为24小时（当然更详细也行），正午12点位于最底端，让晷面倾斜当地纬度大小的角度，对于广州这边大概为23°，晷针指向北天极，阳光下，晷针会在晷面投影出时间。这看起来挺神奇的，但其原理并不复杂。

配张图简单说明一下：

 

         

      由图中可以看出，∠a=∠b，而角a为本地的纬度，所以晷面要倾斜当地纬度大小的角度，这样做就使得晷面平行于赤道面。于是随着地球的匀速自转，晷针在晷面上的投影会匀速变化。这就是赤道式日晷的好处，晷面的刻度均匀分布，便于制作和读取。不足之处是这样要保证准确的角度有很多：晷针垂直晷面、晷面倾斜角度、晷针正指向北等等，每一个都不是那么容易做到准确的，特别是晷面的倾斜，限于材料，我至今都没有想出比较稳固的方法。

由于从春分到秋分期间，太阳总是在天赤道的北侧运行，因此，晷针的影子投向晷面上方；从秋分到春分期间，太阳在天赤道的南侧运行，因此，晷针的影子投向晷面的下方。在下面看起来都费劲，所以我都是在春分过后才做的。

在晷针的固定上我也经过了几次改进，要保证永远垂直也不是那么容易的，这个改进经过了线—面—体的过程。最开始是用一根牙签，但是它很容易移位，后来又改用面，即用纸片做成竖起来的平面，这样稳固了点，今年干脆就用两个面撑开，呈立体状，已经相当稳了，不过又会有影子上的干扰……讲得太抽象了，还是来张图吧，这是今年刚做的，底座其实还没有做好，这样放是去年的做法，但我并不满意，接下来再做一个吧。

          

还有一个问题，日晷投影出来的时间是地方时，不是北京时间，之前因为这样我总以为是做得不好，不准确，但其实经度差距带来的时间差异是不可忽略的，本来做成圆形的话可以很方便地修正这个偏差，但现在这个方形已经被我固定了，用起来有大概半小时的偏差。本来自己知道可以转化的，但就是看起来不爽，额，额，考虑重做吧。考虑做地平式的……