日晷

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。