日(ri)(ri)晷(gui)(gui)的(de)(de)(de)發明者無(wu)從考(kao)詳,世界(jie)上(shang)最早的(de)(de)(de)日(ri)(ri)晷(gui)(gui)誕生于六千年前的(de)(de)(de)巴(ba)比(bi)倫王國。中國史料中日(ri)(ri)晷(gui)(gui)最早的(de)(de)(de)記(ji)載(zai)(zai)是“漢書(shu)·律歷(li)志·制漢歷(li)”一(yi)節:太(tai)史令司馬遷建議共議“乃定(ding)東西,主晷(gui)(gui)儀,下(xia)刻漏”,而“漢書(shu)·藝文志”中列有晷(gui)(gui)書(shu)34卷,但僅存書(shu)名,而無(wu)內容。隋(sui)書(shu)·天(tian)文志中記(ji)載(zai)(zai)了(le)(le)耿詢的(de)(de)(de)成就,“觀測日(ri)(ri)晷(gui)(gui)和(he)刻漏,是測天(tian)地正儀象的(de)(de)(de)根本(ben)(ben)”。“明史·天(tian)文志”對日(ri)(ri)晷(gui)(gui)的(de)(de)(de)形制,定(ding)時(shi)之(zhi)法都有詳細的(de)(de)(de)記(ji)載(zai)(zai)。較之(zhi)圭表(biao),它已復雜多(duo)了(le)(le),可以說是一(yi)種(zhong)真正的(de)(de)(de)儀器了(le)(le),發展到清代,不僅可以計(ji)時(shi)用,日(ri)(ri)晷(gui)(gui)本(ben)(ben)身已成為一(yi)件裝(zhuang)飾藝術品。日(ri)(ri)晷(gui)(gui)的(de)(de)(de)種(zhong)類(lei)很多(duo),根據(ju)晷(gui)(gui)面所處位置(zhi)的(de)(de)(de)不同(tong)可分為地平式、赤道式、子午式、卯酉式等多(duo)種(zhong),功能也不盡(jin)相同(tong)。
日(ri)(ri)(ri)晷(gui)(gui)(gui)名(ming)稱是(shi)由“日(ri)(ri)(ri)”和(he)“晷(gui)(gui)(gui)”兩(liang)字組(zu)成(cheng)。“日(ri)(ri)(ri)”指“太(tai)陽(yang)”,“晷(gui)(gui)(gui)”表示(shi)“影(ying)子(zi)”,“日(ri)(ri)(ri)晷(gui)(gui)(gui)”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意思為(wei)“太(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)子(zi)”。因此(ci),所謂日(ri)(ri)(ri)晷(gui)(gui)(gui),就是(shi)白(bai)天通過(guo)測日(ri)(ri)(ri)影(ying)定(ding)時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)儀器。日(ri)(ri)(ri)晷(gui)(gui)(gui)計(ji)(ji)時(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原理(li)(li)是(shi)這(zhe)樣(yang)。在(zai)(zai)一(yi)天中(zhong),被(bei)太(tai)陽(yang)照射到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物體投下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)子(zi)在(zai)(zai)不(bu)斷(duan)地改(gai)變(bian)著,第(di)一(yi)是(shi)影(ying)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)長(chang)短在(zai)(zai)改(gai)變(bian),早晨(chen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)子(zi)最長(chang),隨(sui)著時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)推(tui)移,影(ying)子(zi)逐漸變(bian)短,一(yi)過(guo)中(zhong)午(wu)它(ta)又重新變(bian)長(chang);第(di)二(er)是(shi)影(ying)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)向在(zai)(zai)改(gai)變(bian),因為(wei)我們在(zai)(zai)北半球,早晨(chen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)子(zi)在(zai)(zai)西方(fang),中(zhong)午(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)子(zi)在(zai)(zai)北方(fang),傍(bang)晚的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)子(zi)在(zai)(zai)東(dong)方(fang)。從原理(li)(li)上來說(shuo),根據影(ying)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)長(chang)度或方(fang)向都可以計(ji)(ji)時(shi)(shi),但根據影(ying)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)向來計(ji)(ji)時(shi)(shi)更方(fang)便一(yi)些。故通常(chang)都是(shi)以影(ying)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)位計(ji)(ji)時(shi)(shi)。由于(yu)日(ri)(ri)(ri)晷(gui)(gui)(gui)必須(xu)依賴日(ri)(ri)(ri)照,不(bu)能用(yong)于(yu)陰(yin)天和(he)黑夜。因此(ci),單(dan)用(yong)日(ri)(ri)(ri)晷(gui)(gui)(gui)來計(ji)(ji)時(shi)(shi)是(shi)不(bu)夠的(de)(de)(de)(de)(de)(de),還需(xu)要其它(ta)種類的(de)(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)(ji)時(shi)(shi)器,如水鐘,來與之相配。
材料
一張薄紙板、木(mu)板或紙板基座(30厘米×15厘米)、半圓規、磁性羅(luo)盤、透明膠條。
制作方法
用(yong)一(yi)張薄紙板可以(yi)剪(jian)(jian)成(cheng)一(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)直(zhi)(zhi)角(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)三角(jiao)(jiao)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),作(zuo)為(wei)(wei)一(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)指(zhi)示針。但首(shou)先要知道(dao)(dao)(dao),制作(zuo)者所(suo)(suo)(suo)在(zai)地的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)緯(wei)(wei)(wei)(wei)度(du)(du)(du)(du)(du),這(zhe)(zhe)(zhe)是(shi)(shi)一(yi)條想像的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)、環繞地球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)圓(yuan)(yuan)(yuan)線(xian)(xian),緯(wei)(wei)(wei)(wei)度(du)(du)(du)(du)(du)線(xian)(xian)與(yu)赤道(dao)(dao)(dao)平行。從赤道(dao)(dao)(dao)到地球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)極分(fen)成(cheng)若干個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)度(du)(du)(du)(du)(du)數(shu),赤道(dao)(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)度(du)(du)(du)(du)(du)數(shu)是(shi)(shi)零(ling)度(du)(du)(du)(du)(du),北(bei)(bei)(bei)極是(shi)(shi)北(bei)(bei)(bei)緯(wei)(wei)(wei)(wei)90度(du)(du)(du)(du)(du),南(nan)極是(shi)(shi)南(nan)緯(wei)(wei)(wei)(wei)90度(du)(du)(du)(du)(du),可以(yi)在(zai)地球上(shang)找出你所(suo)(suo)(suo)在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)緯(wei)(wei)(wei)(wei)度(du)(du)(du)(du)(du)。美國(guo)約(yue)(yue)是(shi)(shi)在(zai)北(bei)(bei)(bei)緯(wei)(wei)(wei)(wei)30~50度(du)(du)(du)(du)(du);中(zhong)國(guo)約(yue)(yue)是(shi)(shi)在(zai)北(bei)(bei)(bei)緯(wei)(wei)(wei)(wei)5~55度(du)(du)(du)(du)(du)。假設所(suo)(suo)(suo)在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)緯(wei)(wei)(wei)(wei)度(du)(du)(du)(du)(du)是(shi)(shi)40度(du)(du)(du)(du)(du),就是(shi)(shi)所(suo)(suo)(suo)做的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)三角(jiao)(jiao)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)最長(chang)邊(bian)(斜邊(bian))的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)角(jiao)(jiao)度(du)(du)(du)(du)(du)。在(zai)直(zhi)(zhi)板上(shang)畫(hua)一(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)15厘(li)米長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基線(xian)(xian),再畫(hua)一(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)90度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)角(jiao)(jiao),沿(yan)這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)角(jiao)(jiao)邊(bian)線(xian)(xian)向(xiang)(xiang)(xiang)上(shang)約(yue)(yue)長(chang)13厘(li)米,從底(di)線(xian)(xian)量出40度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)角(jiao)(jiao),并沿(yan)這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)角(jiao)(jiao)畫(hua)直(zhi)(zhi)線(xian)(xian),完成(cheng)了這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)三角(jiao)(jiao)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。這(zhe)(zhe)(zhe)條斜線(xian)(xian)長(chang)約(yue)(yue)20厘(li)米,剪(jian)(jian)下這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)三角(jiao)(jiao)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。畫(hua)一(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)30厘(li)米×15厘(li)米的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方塊,再把這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)方塊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)間對折,使(shi)(shi)之成(cheng)為(wei)(wei)兩個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)邊(bian)長(chang)15厘(li)米的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)正方形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。在(zai)這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)長(chang)方形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)內畫(hua)一(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)半徑為(wei)(wei)15厘(li)米的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)半圓(yuan)(yuan)(yuan)。這(zhe)(zhe)(zhe)樣(yang),就做成(cheng)了一(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)底(di)座。用(yong)膠條把前(qian)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)三角(jiao)(jiao)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)貼在(zai)這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)底(di)座上(shang),三角(jiao)(jiao)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)底(di)邊(bian)就放在(zai)使(shi)(shi)長(chang)方形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)分(fen)成(cheng)兩個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)正方形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)折線(xian)(xian)上(shang),三角(jiao)(jiao)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)40度(du)(du)(du)(du)(du)角(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)斜邊(bian)端點(dian)放在(zai)半圓(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)心(xin))。一(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)羅盤針使(shi)(shi)太陽(yang)(yang)表(biao)(biao)成(cheng)南(nan)北(bei)(bei)(bei)走向(xiang)(xiang)(xiang),使(shi)(shi)日光表(biao)(biao)站(zhan)立的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)(zhi)角(jiao)(jiao)邊(bian)向(xiang)(xiang)(xiang)北(bei)(bei)(bei),圓(yuan)(yuan)(yuan)心(xin)向(xiang)(xiang)(xiang)南(nan),也可以(yi)使(shi)(shi)直(zhi)(zhi)角(jiao)(jiao)邊(bian)向(xiang)(xiang)(xiang)正北(bei)(bei)(bei)方向(xiang)(xiang)(xiang)而(er)不(bu)是(shi)(shi)磁(ci)極的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)北(bei)(bei)(bei)極。一(yi)般街(jie)道(dao)(dao)(dao)都是(shi)(shi)正南(nan)正北(bei)(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),也可以(yi)在(zai)晚(wan)上(shang)借助(zhu)北(bei)(bei)(bei)極星來確定(ding)正北(bei)(bei)(bei)。日晷(gui)儀安置完畢后,在(zai)底(di)盤上(shang)記下每(mei)小時(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)太陽(yang)(yang)陰影的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)位置。可以(yi)得到日晷(gui)儀開(kai)始(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)間在(zai)半圓(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)開(kai)始(shi)處是(shi)(shi)6點(dian),在(zai)三角(jiao)(jiao)形(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)(zhi)角(jiao)(jiao)邊(bian)處是(shi)(shi)12點(dian),在(zai)半圓(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)另一(yi)端是(shi)(shi)下午6點(dian)。每(mei)一(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)小時(shi)(shi)間距(ju)是(shi)(shi)一(yi)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。這(zhe)(zhe)(zhe)樣(yang),在(zai)晴朗的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)氣,就可以(yi)用(yong)日晷(gui)儀來測時(shi)(shi)間。