日晷
——用陽光雕刻時間

山東 徐 君 相 煒

日晷
——用陽光雕刻時間

日晷是由“日”和“晷”兩字組成?！叭铡敝浮疤枴?，“晷”表示“影子”，日晷的意思為“太陽的影子”。日晷，就是通過測日影的方位定時間的儀器。它主要由一根投射太陽陰影的指標(晷針)、承接指標投影的投影面(即晷面)和晷面上的刻度線組成。晷針與地平面的夾角與當?shù)氐牡乩砭暥认嗤赶虮睒O點。晷針與晷面垂直。晷面兩側(cè)都有時間刻度，正面的數(shù)字是順時針方向由小到大，反面數(shù)字是逆時針方向由小到大，最下部為正午12時。

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著，一是影子的長短在改變，二是影子的方向在改變。從原理上來說，根據(jù)影子的長度或方向都可以計時，但根據(jù)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。晷針的日影在盤面上的方向就能測定時間。

由于從春分到秋分期間，太陽總是在天赤道的北側(cè)運行，晷針的影子投向晷面上方那一面；從秋分到春分期間，太陽在天赤道的南側(cè)運行，晷針的影子投向晷面的下方那一面。所以在觀察日晷時，首先要了解兩個不同時期晷針的投影位置。

人類使用日晷的時間非常久遠，古巴比倫人在遠古時代的6 000年前就開始使用了。中國是在3 000年前的周朝開始使用日晷測時。利用日晷計時的方法是人類在天文計時領(lǐng)域的重大發(fā)明，這項發(fā)明被人類沿用達幾千年之久。兩大文明古國的先人們，在不同的地域，也沒有交流，卻做了相同的發(fā)明，令人震撼！

當然它的缺點也是顯而易見的，笨重而且陰天和晚上看不到陽光的時候不能用。

下面介紹一種自制日晷的方法，具體制作方法如下：

1.先在卡紙上1/3處，取中心點，用圓規(guī)畫一個直徑10 cm的圓形，正面畫完，在卡紙反面取同一個圓規(guī)扎的圓心，畫一個同樣大的圓形，然后再在正反面畫9 cm的同心圓，再畫8 cm的同心圓。如下圖1。

2.用量角器每隔15度，在最大圓上取點， 卡紙正反面圓上同取。如圖2。

3.按下圖3所示內(nèi)容畫好正面圖形，注意：正面的數(shù)字是順時針方向由小到大。

4.在卡紙反面按右上圖4畫好圖形，注意：反面數(shù)字是逆時針方向由小到大。

5.在長方體泡沫正面1/4處畫一條橫線，再在長方塊兩側(cè)面沿橫線處分別畫垂直線，再在長方體兩側(cè)面的1/4那部分，從垂直線最上部，由上向下畫一條與垂直線有一個夾角的斜線，這個夾角就是當?shù)氐木暥葦?shù)值沿著側(cè)面的斜線切下去，不要切到底，只切一半就可以了，然后把前面做好的日晷卡紙下部沿這個斜切面插入泡沫，取一根牙簽插入日晷中心當做指針，這個日晷模型就做成了。

【學以致用】

清華大學校園中的日晷上銘刻著“行勝于言”，這是清華人的理念，更是中國人的價值觀。日晷由晷針和晷盤組成,晷針垂直于太陽視運動的軌道平面,上端指向北極星方向。在晷盤面上刻劃出12 個大格,每個大格代表兩個小時,當太陽光照在日晷上時,晷針的影子就會投向晷盤面,以此來顯示時刻。據(jù)此回答1～3 題。

1.下圖中能夠正確表示北京時間12:00 的是

( )

A.甲 B.乙

C.丙 D.丁

2.夏至日晴天時日晷儀晷針影子的移動方向是

( )

A.由西北逆時針轉(zhuǎn)向東北 B.由西北順時針轉(zhuǎn)向東北

C.由西南逆時針轉(zhuǎn)向東南 D.由西南順時針轉(zhuǎn)向東南

3.若圖示日晷儀晷盤與地面的夾角改為59°,則該日晷最可能放置的地點是

( )

A.廣州 B.上海

C.哈爾濱 D.漠河

2005年5月11日清華大學送給中國親民黨主席漢白玉日晷作為禮物。它由晷盤和晷針組成，晷盤正反兩面都有刻度，安放在石臺上，晷針安裝在晷盤中央與盤面垂直(如左下圖)。當太陽移動時，晷針在晷面的影子隨之變動，古人以此來確定時間的變化。據(jù)此回答4,5題。

4.盤面與地平面的夾角α(α為銳角)和日晷所在地緯度θ的關(guān)系是

( )

A.α>θB.α<θ

C.α=θD.互余

5.該日晷晷盤上、下兩面均有刻度，一年中看晷盤下面刻度的時間是

( )

A.春分至夏至 B.夏至至秋分

C.夏至至冬至 D.秋分至春分

日晷是我國古代利用日影測得時刻的一種計時儀器，通常由銅制的指針、與指針垂直的石盤組成。其工作的原理是，將指針朝向北極星固定，通過觀察指針投影在石盤上的刻度來判斷時間。下圖為我國某地某日日晷影像照片。據(jù)此回答6,7題。

6.圖示時刻，太陽的方位為

( )

A.東北方向 B.西北方向

C.東南方向 D.西南方向

7.若圖中日晷指針與地平面的夾角為34.5°，日晷指針陰影與圖中虛線完全重合時北京時間為12：04，則日晷所在地的經(jīng)緯度為

( )

A.30.5°N,120°E B.39.5°N,116°E

C.34.5°N,119°E D.55.5°N,121°E

【參考答案及解析】

1.A 北京時間(120°E)為12：00時，北京(116°E)的地方時為11:44分，太陽位于正南偏東方向，日晷晷針針影指向西北方向，A正確。

2.D 夏至日北半球日出東北，正午時太陽位于正南方向，日落西北，因此針影移動方向應(yīng)是由西南順時針轉(zhuǎn)向東南，D正確。

3.B 若圖示日晷儀晷盤與地面的夾角改為59°，則該地緯度應(yīng)為31°N，與上海所在緯度大致相當，故選B。

4.D 晷針與晷盤垂直，在直角三角形里，兩個銳角互余。

5.D 從秋分到春分期間，太陽在天赤道的南側(cè)運行，晷針的影子投向晷面的下方那一面，即看下面的刻度是從秋分到春分期間，D正確。

6.D 此時影子在日晷盤的上方那一面，時間是春分至秋分這一段，面向晷盤，左邊為東，右邊為西，影子在西北，太陽在東南。

山東省蒙陰縣第一中學山東省臨沂市教育科學研究中心)