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古代計時儀器——日晷

日晷本義是指日影,是使用太陽的位置來測量時間的一種設備,主要由一根投射太陽陰影的指標、承受指標投影的投影面(即晷面)和晷面上的刻度線組成。利用日晷計時的方法是人類在天文計時領域的重大發明,這項發明被人類沿用達幾千年之久。

簡介:

日晷通常由銅製的指針和石制的圓盤組成。銅製的指針叫做「 晷針」,垂直地穿過圓盤中心,起著圭表中立竿的作用,因此,晷針又叫「 表」;石制的圓盤叫做「 晷面」,安放在石台上,呈南高北低,使晷面平行於天赤道面,這樣,晷針的上端正好指向北天極,下端正好指向南天極。

晷面兩面都有刻度,分子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二時辰,每個時辰又等分為「時初」、「時正」,這正是一日24小時。 絕大部分的日晷顯示的都是視太陽時,有些在設計上作了變更,可以顯示標準時或是日光節約時間。

赤道式日晷

赤道式日晷亦稱 斜晷。赤道式日晷是日晷世界中最重要和最常見的,也是中國古代最經典和傳統的天文觀測儀器。赤道式日晷的晷面為赤道面,依照使用地的緯度,使赤道式日晷的晷面平行於赤道面。晷盤上的刻度是等分的,夏季和冬季軸投影在晷盤上的影子會分在晷盤的北面和南面。適合中低緯度地區使用。若將晷盤改為圓環則稱為赤道式羅盤日晷。

垂直式日晷

安置牆上的日晷稱之為「垂直式日晷」。亦稱立晷。它是晷盤面垂直於地平面刻度盤面採用垂直方向的日晷。在一些古代和現代華麗的中層建築的向南和向北(東西方向)以及向東和向西(南北方向)的牆上可見。

摺疊式日晷

一種便於攜帶的日晷稱為摺疊式日晷,他有以絞鏈結合在一起的兩個小晷面,通常會摺疊起來放在平整的小盒子內,以方便放在口袋中。晷針則是在兩晷面之間的帶子,當帶子被扯緊拉直時,兩個晷面會互相垂直,一個面形成垂直式日晷,另一個面則是水平式的日晷。摺疊式日晷可以像指南針一樣來使用,甚至可以測量緯度。有些摺疊式日晷附有小的鉛錘和分度器來讀取正確的緯度;也有些附有指南針,可以測量地理上的特徵。在古代,大型的(1公尺以上的)摺疊式日晷。

地平式日晷

地平式日晷亦稱水平式日晷,地平日晷的晷面必須嚴格水平 [5],晷面和晷針之間的夾角就是當地的地理緯度。晷面刻度需要利用三角函數計算才能確定。適合低緯度的使用。

日晷的發明被人類所用達幾千年之久,然而日晷有一個致命弱點是陰雨天和夜裡是沒法使用的,直至1270年在義大利和德國才出現早期的機械鐘,而中國則在1601年明代萬曆皇帝才得到二架外國的自鳴鐘,清代時雖有很多進口和自製的鐘錶,但都為王宮貴府所用,一般平民百姓還是看天曉時。

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