日晷的指針為什麼要對準北極星？

以上為清華大學、北京大學的日晷。

仔細觀察後發現各地日晷都有一個斜的盤面，指針與盤面垂直，大致對準北極星。

那麼，在秋分以後、春分以前，太陽位於天赤道南側，那麼白天，太陽無法照射到盤面，盤面整個淹沒在自己的陰影中——這無法完成日晷的計時功能。

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這樣日晷的盤面就是平行於天赤道及各個赤緯圈了。如果忽略一天之內太陽在黃道上的移動，即認為太陽某一天就只在某一特定赤緯圈上做周日視運動，那麼盤面平行於赤緯圈的結果是投影在盤面的方位角在一天中隨地球自轉均勻的移動，從而具有指示時間的功能。

如果把盤面換一個角度，例如平放在地上，則太陽在一天中在天上划過的圓弧就與盤面不平行了，將其視運動速度方向分解為平行和垂直盤面兩個分量，視運動的總速度大小是定值，這樣分解之後的兩個分量的大小隨時間都不是常數，其中平行於盤面的分量決定了指針投影移動的角速度，這樣指針投影的方位角在一天中移動的角速度就不是常數。如果保持盤面刻度均勻，這就不能準確的指示時間了。

如果非要換個角度擺放盤面，也不是不行，但是需要經過計算重新刻畫刻度。

例如今天（9月30日），從6時到18時，北京地區所見的太陽方位角變化如圖所示，是稍微偏離線性的，中午太陽的方位角變得快一些，也就是說如果使用平放的盤面的話，對應的，中午前後的那幾個刻度就要畫的寬一些。

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何止春秋分前後，陰天下雨什麼的還有夜裡，都是無法使用日晷的。

古代計時是個比較複雜的過程，那日晷刻度也真不算精細。。。

還有用於夜裡計時的星晷。可見月亮時計時的月晷（這玩意至今看不懂怎麼用。。。）

但是我覺得更重要的明明還是沙漏和滴漏。。。

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地球的自轉軸是過北極星附近的啊！最佳方式也就是通過東升西落來對指針投影！

說複雜點，北半球是天北極就在北極星附近。

非常贊 @劉博洋 的回答，同時應該還對應太陽周年運動時候在地球緯度上的投影，我最近也做過日冕方面的設計，包括對年周期裡面正午角度變化的問題。

發現中國老百姓很需要天文科普了。

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【三張手工圖】
高三文科狗，第一次發知乎，手工圖略丑，輕拍……
僅分析了赤道式日晷，以北緯40度為例。

下圖為該地二分二至日日出日落示意圖，紅色為日晷盤面和晷針。
古代中國人不知道太陽高度這麼一說，通常在春秋分固定盤面。

赤道式日晷有兩面，每半年各一面。【上下兩圖一起食用，下圖放大了盤面】
主要解釋了日晷背面怎麼用。

赤道式日晷春秋分左右無法正常使用，但地面式日晷正午晷針相對較短，一天下來就畫成了一個心形?

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簡單地說，這樣日昝的指針就和地球的轉軸平行了。這樣地球轉多少角度，日晷上的影子就轉多少角度。

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