日晷的工作原理(这七种日晷你知道几种)

  日晷仪也称日晷rìguǐ,是观测日影记时的仪器,主要是根据日影的位置,以指定当时的时辰或刻数,是我国古代较为普遍使用的计时仪器。但在史籍中却少有记载,现在史料中最早的记载是“汉书·律历志·制汉历”一节:太史令司马迁建议共议“乃定东西,主晷仪,下刻漏”,而“汉书·艺文志”中列有晷书34卷,但仅存书名,而无内容。

日晷

  日晷简介

  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。

  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。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。

  人类使用日晷的历史非常遥远,古巴比伦在远古时期的6000年前就开始使用了,中国是在3000多年前的周朝。

  日晷不但能显示一天之内的时刻,还能显示节气和月份。当然它的缺点也是显而易见的,笨重而且看不到阳光的时候不能用,比如阴天和晚上。

  这项发明被人类所用达几千年之久,直至1270年在意大利和德国才现早期的机械钟,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。

日晷的工作原理

  日晷的工作原理

  《说文解字》中对于日晷这样解释:晷,日景也。日景,也就是日影,意思是太阳的影子。通过测量太阳的影子来计量时间,这就是日晷的基本原理。

  日晷计时的原理是这样。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,因为我们在北半球,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。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。

  日晷的类别

地平式日晷

  1、地平式日晷

  亦称水平式日晷(TheHorizontalSundialE),地平日晷的晷面必须严格水平,晷面和晷针之间的夹角就是当地的地理纬度。晷面刻度需要利用三角函数计算才能确定。适合低纬度的使用。

赤道式日晷

  2、赤道式日晷

  赤道式日晷(TheERquatorialSundial)的晷面为赤道面,依照使用地的纬度,使赤道式日晷的晷面平行于赤道面。晷盘上的刻度是等分的,夏季和冬季轴投影在晷盘上的影子会分在晷盘的北面和南面。适合中低纬度地区使用。若将晷盘改为圆环则称为赤道式罗盘日晷。

  3、极地晷

  极地晷(ThepolarDial)晷盘与晷针平行,即晷盘与地平面的夹角和地理纬度相同,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。

垂直式日晷

  4、垂直式日晷

  亦称立晷。它是晷盘面垂直于地平面刻度盘面采用垂直方向的日晷。

  5、投影日晷

  投影日晷不设置指时针,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,短轴指向南北向并刻上日期,指示立竿测量时刻的正确位置。

  6、折叠式日晷

  一种便于携带的日晷称为折叠式日晷,含有以绞链结合在一起的两个小晷面,通常会折叠起来放在平整的小盒子内,以方便放在口袋中。晷针则是在两晷面之间的带子,当带子被扯紧拉直时,两个晷面会互相垂直,一个面形成垂直式日晷,另一个面则是水平式的日晷。

  7、等高仪日晷

  等高仪日晷(Elevationsundial)可以显示正确的日期,是使用在导航与天文学上的日晷。

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