出處
《漢書·藝文志》有《日晷書》三十四卷。清朝錢泳《履園叢話·藝能·銅匠》:“測十二時者,古來惟有漏壺,而後世又作日晷、月晷,日晷用于日中,用晷用于夜中,然是日有風雨,則不可用矣。”
原理
日晷名稱是由“日”和“晷”兩字組成。“日”指“太陽”,“晷”表示“影子”,“日晷”的意思為“太陽的影子”。因此,所謂日晷,就是白天通過測日影定時間的儀器。日晷計時的原理是這樣。在一天中,被太陽照射到的物體投下的影子在不斷地改變着,第一是影子的長短在改變,早晨的影子最長,随着時間的推移,影子逐漸變短,一過中午它又重新變長;第二是影子的方向在改變,因為我們在北半球,早晨的影子在西方,中午的影子在北方,傍晚的影子在東方。
從原理上來說,根據影子的長度或方向都可以計時,但根據影子的方向來計時更方便一些。故通常都是以影子的方位計時。由于日晷必須依賴日照,不能用于陰天和黑夜。因此,單用日晷來計時是不夠的,還需要其它種類的計時器,如水鐘,來與之相配。
制作
材料
一張薄紙闆、木闆或紙闆基座(30厘米×15厘米)、半圓規、磁性羅盤、透明膠條。
制作方法
用一張薄紙闆可以剪成一個直角的三角形,作為一個指示針。但首先要知道,制作者所在地的緯度,這是一條想像的、環繞地球的圓線,緯度線與赤道平行。從赤道到地球的極分成若幹個度數,赤道的度數是零度,北極是北緯90度,南極是南緯90度,可以在地球上找出你所在的緯度。美國約是在北緯30~50度;中國約是在北緯5~55度。假設所在的緯度是40度,就是所做的三角形最長邊(斜邊)的角度。
在直闆上畫一個15厘米長的基線,再畫一個90度的角,沿這個角邊線向上約長13厘米,從底線量出40度的角,并沿這個角畫直線,完成了這個三角形。這條斜線長約20厘米,剪下這個三角形。畫一個30厘米×15厘米的方塊,再把這個方塊的中間對折,使之成為兩個邊長15厘米的正方形。在這個長方形内畫一個半徑為15厘米的半圓。這樣,就做成了一個底座。用膠條把前面的三角形貼在這個底座上,三角形的底邊就放在使長方形分成兩個正方形的折線上,三角形40度角的斜邊端點放在半圓的中心)。
一個羅盤針使太陽表成南北走向,使日光表站立的直角邊向北,圓心向南,也可以使直角邊向正北方向而不是磁極的北極。一般街道都是正南正北的,也可以在晚上借助北極星來确定正北。日晷儀安置完畢後,在底盤上記下每小時的太陽陰影的位置。可以得到日晷儀開始的時間在半圓的開始處是6點,在三角形的直角邊處是12點,在半圓的另一端是下午6點。每一個小時間距是一樣的。這樣,在晴朗的天氣,就可以用日晷儀來測時間。