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日晷，是指日影，是使用太阳的位置来测量时间的一种设备，主要由一根投射太阳阴影的指标、承受指标投影的投影面 (即晷面) 和晷面上的刻度线组成。日晷可以设计在任何物体的表面上，让固定的指针产生阴影来测量时间，因此日晷有许多种不同的形式，基本上可以分为地平式日晷、赤道式日晷、子午式日晷和卯酉式日晷等等。 1日晷是什么日晷有两层含义，一般指的是第2个含义。 (1)“日”指“太阳”，“晷”表示“影子”，“日晷”的意思为“太阳的影子”。  (2)利用太阳投射的影子来测定时刻的装置，又称“日规”。 日晷通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。铜制的指针叫做“ 晷针”，垂直地穿过圆盘中心，起着圭表中立竿的作用，因此，晷针又叫“ 表”;石制的圆盘叫做“ 晷面”，安放在石台上，呈南高北低，使晷面平行于天赤道面，这样，晷针的上端正好指向北天极，下端正好指向南天极。铜制的指针叫“晷针” 晷面两面都有刻度，分子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二时辰，每个时辰又等分为“时初”、“时正”，这正是一日24小时。 [3]绝大部分的日晷显示的都是视太阳时，有些在设计上作了变更，可以显示标准时或是日光节约时间。 这项发明被人类所用达几千年之久，然日晷有一个致命弱点是阴雨天和夜里是没法使用的，直至1270年在意大利和德国才出现早期的机械钟，而中国则在1601年明代万历皇帝才得到二架外国的自鸣钟，清代时虽有很多进口和自制的钟表，但都为王宫贵府所用，一般平民百姓还是看天晓时。 2日晷怎么计时 日晷的制作除了指时针必需正确的安装之外，时间线的刻划也不能忽视。各形日晷时间线的刻划与日晷的地理位置，指时针的高度等，都有关系。假设地理纬度为φ，指时针的高度为H，要刻划的时间与正午的差值为T;时间线与指时针的夹角为A，距离为D，则各形日晷的计算式如下： 1、水平式日晷：TAN(A)=TAN(T)*SIN(φ) 2、赤道式日晷：等分圆盘，每小时相当与十五度，正午线垂直朝下。 3、极地晷：D=H*TAN(15*T) 4、南向垂直日晷：TAN(A)=TAN(T)*COS(φ) 5、东或西向垂直式：D=H*TAN((6-T)*15) 6、侧向垂直式：TAN(A)=SIN(O)*TAN(R+15*T) 指时针与墙面垂线的夹角TAN(W)=SIN(θ)*COT(φ) 指时针高出于墙面的夹角SIN(O)=COS(θ)*COS(φ) 指时针与正午线的时间线差COT(R)=COT(θ)*SIN(φ) 6点与12点时间线的夹角COT(S)=SIN(θ)*TAN(φ) θ：日晷墙面的斜角 7、投影日晷：D= SIN(T*15)，V= sin(φ)*COT(φ) 椭圆长轴与短轴的比：sin(φ) 竖竿(人立足)的位置：Z=TAN(del)*COS(φ) del：太阳的赤纬， V：时间点在短轴方向上的值 D：时间点在长轴方向上的值 3日晷的工作原理 在一天中，被太阳照射到的物体投下的影子在不断地改变着： 第一是影子的长短在改变。早晨的影子最长，随着时间的推移，影子逐渐变短，一过中午它又重新变长; 第二是影子的方向在改变。在北回归线以北的地方，早晨的影子在西方，中午的影子在北方，傍晚的影子在东方。从原理上来说，根据影子的长度或方向都可以计时，但根据影子的方向来计时更方便一些。故通常都是以影子的方位计时。[1] 随着时间的推移，晷针上的影子慢慢地由西向东移动。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。 早晨，影子投向盘面西端的卯时附近;当太阳达正南最高位置(上中天)时，针影位于正北(下)方，指示着当地的午时正时刻。午后，太阳西移，日影东斜，依次指向未、申、酉各个时辰。 4日晷的制作方法 步骤一：选取适当厚度与硬度的纸板作为材料。 步骤二：设定R的长度，则纸板长度至少为R(1+cscθ)再加上2公分做边，宽度大约长度的一半即可。(注：以高雄为例，若定R为1公分，纸板至少长3.61公分再加上2公分的边)。 步骤三：以虚线画出DC线段，晷面(左方)长为R(加1公分的边)，右方作为地平面，长度为Rcscθ(也留1公分的边)。 步骤四：在DC线段上取中点G，作PGO线段与DC垂直，距离G点左方R处，就是O点。 步骤五：以O点为圆心，适当的长度为半径做半圆。 步骤六：在半圆上每隔15度画半径，作为时刻的刻度。 5日晷的注意事项 使用日晷，无论是何种形式都有一根指时针(Gnomon)，这根指时针与地平面的夹角必须与当地的地理纬度相同，并且正确的指向北极点，也就是都有一根与地球自转轴平行的指针。观察这根指针在指定区域内的投影，就能确定时间。 由于日晷必须依赖日照，不能用于阴天和黑夜。因此，单用日晷来计时是不够的，还需要其他种类的计时器，如水钟，来与之相配。 春分到秋分期间，太阳总是在天赤道的北侧运行，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，晷针的影子投向晷面的下方。所以在春分以后看晷盘的上面;秋分以后看晷盘的下面。 6常见的日晷 使用日影测时的日晷，无论是何种形式都有一根指时针(Gnomon)，这根指时针与地平面的夹角必需与当地的地理纬度相同，并且正确的指向北极点，也就是都有一根与地球自转轴平行的指针。观察这根指针在指定区域内的投影，就能确定时间。现有常见的日晷有下列几种不同的形式： 1、水平式日晷是最常用的日晷，采用水平式的刻度盘，日晷轴的倾斜度，依使用地的纬度设定，刻度需要利用三角函数计算才能确定。适合低纬度的使用。 2、赤道式日晷 赤道式日晷是依照使用地的纬度，将轴(指时针)朝向北极固定，观察轴投影在垂直于轴的圆盘上的刻度来判断时间的装置。 盘上的刻度是等分的，夏季和冬季轴投影在圆盘上的影子会分在圆盘的北面和南面，适合中低纬度的使用。若将圆盘改为圆环则称为赤道式罗盘日晷。 3、极地晷供指时针投影的平面与指时针平行，即与地平面的夹角与地理纬度相同，并朝向正北。时间的刻画可以用简单的几何图来处理，投影的时间线是平行的线条。适合各种不同的纬度使用。 4、南向垂直日晷：刻度盘面朝向正南且垂直地面的日晷。这一种日晷较适合在中纬度(30～60)使用。 5、东或西向垂直式(Vertical Direct East or West)刻度盘面朝向正东或正西且垂直地面的日晷。这一种日晷只能在上半日(东向)或下半日(西向)使用，但全球各纬度都适用。 6、侧向垂直式(Vertical Declining)刻度盘面采用垂直方向的日晷。这一种日晷需要依照建筑物的墙面方向换算刻度，不容易制作。依季节及时间的不同，有时不会产生影子。南向与东西垂直日晷都可视为此形的特例。 7、投影日晷(Analemmatic Sundial)不设置指时针，仅在地平面依地理纬度的不同绘制不同扁率的椭圆，在其上刻划时间线，并将长轴指向正东西方向，南北向的短轴上则需刻上日期，指示立竿测量时刻的正确位置。 免责声明：文章中操作建议仅代表第三方观点与本平台无关，投资有风险，入市需谨慎。据此交易，风险自担。 |
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