简介工作原理分类日晷是什么

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基本信息编辑
中文名
日晷
外文名
sundial
组成
晷针、晷面
拼音
rì guǐ
释义
指的是人类古代利用日影测得时刻的一种计时仪器
词性
实词
本义
是指太阳的影子
应用
计时
出现年代
春秋时期
日晷编辑
古代计时仪器
日晷仪也称日晷，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。
目录
1简介2工作原理3分类地平式日晷赤道式日晷
极地晷垂直式日晷投影日晷折叠式日晷等高仪日晷
4使用方法5注意事项6文献记载日规7制作
材料制作方法
简介
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日晷[古代计时仪器]
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” 。[2]
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。

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日晷[古代计时仪器]
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。
工作原理
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日晷
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。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。[1]
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。
分类
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日晷依晷面所放位置、摆放角度、使用地区的不同，日晷可分成地平式、赤道式、子午式、卯酉式、立晷等多种，应用范围也不尽相同。
按晷面的摆放角度，可分为：地平式、垂直式、赤道式。
地平式日晷
亦称水平式日晷（The Horizontal SundialE），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。
由于日晷的产生是从观察阳光下竖直物体影子的方向变化而开始的，因此最早的日晷可能是地平式日晷。但它必须在使用其他计时工具进行精确计时的条件下，根据表影随时间变化的实际情况来进行刻划，这显然是不方便的，但如果采用均匀刻划的方法又会带来相当大的计时误差。这是地平式日晷重大的缺陷。地平日晷制造容易，安装简便，除了把它作为一般的测时工具外，常常在城市广场、花园、道路、小区、寺堂、学校、码头和游览点等都可看到它的踪影，显得非常别致和美观。

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户外水平式日晷

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大型户外水平式日晷

赤道式日晷
赤道式日晷（The ERquatorial Sundial）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。
【简介工作原理分类日晷是什么】赤道式日晷亦称斜晷。赤道式日晷是日晷世界中最重要和最常见的，也是中国古代最经典和传统的天文观测仪器。
赤道式日晷的明确记载初见于南宋曾敏行《独醒杂志》卷二中提到的晷影图，但晷盘是木制的。后世改用石质晷盘，金属晷针。北京故宫等处保存的都是清代制造的石质赤道式日晷。

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清朝的赤道式日晷侧面视图

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赤道式日晷正面视图

极地晷
极地晷（The polar Dial）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

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清早期挂式日晷
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。欧洲的英国、法国、德国、意大利、奥地利等国，在一些古代和现代华丽的中层建筑的向南和向北(东西方向)以及向东和向西(南北方向)的墙上，附建有各种不同色调、大小和风格相异的日晷雕塑。
垂直式日晷有标准向南、向北和向东、向西四个面，可分为三种：“垂直向南日晷”、“垂直向北日晷”和“垂直向东和向西日晷” 。
垂直向南日晷（Vertical Direct South Dial）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

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使用。
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。

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1726年垂直式日晷

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日晷

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。
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。
让两个晷面以不同的角度结合(会产生不同的投影)，折叠式日晷便可以自行调整。当两晷面显示出相同的时间，而且绞链是水平的，折叠式日晷指示的是当地的视太阳时。另外，当绞链朝向北方(在北半球时)，折叠式日晷被旋转了一个角度，晷针才能与地球的自转轴平行，则当正午、日出与日落时，折叠式日晷的时间不会受到纬度改变的影响，但是在早上9点和下午3点，纬度每偏差1度，在两个晷面上的时间便会相差4分钟(肇因於日晷在错误的纬度上) 。
折叠式日晷可以像指南针一样来使用，甚至可以测量纬度。有些折叠式日晷附有小的铅锤和分度器来读取正确的纬度；也有些附有指南针，可以测量地理上的特徵。在古代，大型的(1公尺以上的)摺叠式日晷曾经被用於航海上。
等高仪日晷
等高仪日晷(Elevation sundial)可以显示正确的日期，是使用在导航与天文学上的日晷。在设计上是一个平坦的小圆环，有一个小把手，或是像表链上的饰物，还是小装饰。当以把手将环悬吊起来时，小孔会在环的内侧投下阴影，经由环内的标示可以显示时间，但在测量时，使用者必须知道是上午还是下午。通常这个小孔被设置在一片可以滑动和锁住，用来调整日期的金属片上。
使用方法
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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

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，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）地平式日晷：

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（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：

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（4）南向垂直日晷：

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（5）东或西向垂直式：

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（6）侧向垂直式：θ为日晷墙面的斜角

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指时针与墙面垂线的夹角W，

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指时针高出于墙面的夹角O，

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指时针与正午线的时间线夹角R，

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6点与12点时间线的夹角S，

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（7）投影日晷：
时间点在长轴方向上的值：

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时间点在短轴方向上的值：

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椭圆长轴与短轴的比：

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竖竿（人立足）的位置：

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其中del为太阳的赤纬
注意事项
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使用日晷，无论是何种形式都有一根指时针

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，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星，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。
文献记载
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人类使用日晷的时间非常久远，古巴比伦人在远古时代的6000年前就开始使用了，中国是在3000年前的周朝。[3]
中国最早的可靠记载是《隋书·天文志》中提到的袁充于594年(隋开皇十四年)发明的短影平仪(即地平式日晷) 。赤道日晷的明确记载初见于南宋曾敏行的《独醒杂志》卷二中提到的晷影图。
日规
唐·柳宗元《问答·晋问》：“当空发耀，英精互绕，晃荡洞射，天气尽白，日规为小，铄云破霄。”
日晷
1.日影
《周髀算经》卷上：“故冬至日晷丈三尺五寸，夏至日晷尺六寸。冬至日晷长，夏至日晷短。”
《艺文类聚》卷七七引北齐·邢劭《景明寺碑》：“及日晷停流，星光辍运，香雨旁注，甘露上悬。”
唐·方干《赠上虞胡少府百篇》诗：“日晷未移三十刻，风骚已及四千言。”
元·柯丹邱《荆钗记·续姻》：“日晷渐长人尽悦，绣纹弱线添些。”
明·马中锡《中山狼传》：“相持既久，日晷渐移。”
2.时光
宋·王安石《本朝百年无事札子》：“臣以浅陋，误承圣问，迫於日晷，不敢久留，语不及悉，遂辞而退。”
清·陆以湉《冷庐杂识·周文忠公》：“日晷已促，不得尽言。”
3.古代测日影定时刻的仪器
《汉书·艺文志》有《日晷书》三十四卷。
清·钱泳《履园丛话·艺能·铜匠》：“测十二时者，古来惟有漏壶，而后世又作日晷、月晷，日晷用于日中，月晷用于夜中，然是日有风雨，则不可用矣。”
制作
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材料
一张薄纸板、木板或纸板基座（ 30厘米×15厘米）、半圆规、磁性罗盘、透明胶条。
制作方法
用一张薄纸板可以剪成一个直角的三角形，作为一个指示针。但首先要知道，制作者所在地的纬度，这是一条想像的、环绕地球的圆线，纬度线与赤道平行。从赤道到地球的极分成若干个度数，赤道的度数是零度，北极是北纬90度，南极是南纬90度，可以在地球上找出你所在的纬度。美国约是在北纬

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度；中国约是在北纬

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度。假设所在的纬度是 40度，就是所做的三角形最长边（斜边）的角度。在直板上画一个15厘米长的基线，再画一个90度的角，沿这个角边线向上约长13厘米，从底线量出40度的角，并沿这个角画直线，完成了这个三角形。这条斜线长约20厘米，剪下这个三角形。画一个 30厘米×15 厘米的方块，再把这个方块的中间对折，使之成为两个边长15厘米的正方形。在这个长方形内画一个半径为15厘米的半圆。这样，就做成了一个底座。用胶条把前面的三角形贴在这个底座上，三角形的底边就放在使长方形分成两个正方形的折线上，三角形40度角的斜边端点放在半圆的中心）。一个罗盘针使太阳表成南北走向，使日光表站立的直角边向北，圆心向南，也可以使直角边向正北方向而不是磁极的北极。一般街道都是正南正北的，也可以在晚上借助北极星来确定正北。日晷仪安置完毕后，在底盘上记下每小时的太阳阴影的位置。可以得到日晷仪开始的时间在半圆的开始处是 6点，在三角形的直角边处是12点，在半圆的另一端是下午6点。每一个小时间距是一样的。这样，在晴朗的天气，就可以用日晷仪来测时间。

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