漫談“日晷”

王洪鵬

如今，人們可以利用手機(jī)或鐘表等查看時(shí)間，根據(jù)時(shí)間規(guī)劃學(xué)習(xí)和生活。然而，在沒有鐘表等記錄時(shí)間工具的古代，古人如何確定時(shí)間？

古人通過對(duì)自然現(xiàn)象的觀察，逐漸發(fā)現(xiàn)太陽每天東升西落，物體影子的長(zhǎng)度隨著光線的變化而變化，這一發(fā)現(xiàn)使人們意識(shí)到日影與時(shí)間之間有著某種聯(lián)系。于是，古人利用日光照射物體時(shí)投射的影子的長(zhǎng)短來測(cè)量白天的長(zhǎng)度，并發(fā)明了計(jì)時(shí)工具——日晷。

英國著名科技史專家李約瑟曾表示，在所有天文儀器中，最古老的是一種構(gòu)造簡(jiǎn)單、直立在地上的竿子，至少在中國可以說是如此。在地上插一根竿子，當(dāng)太陽東升西落時(shí)，竿子投射的影子也隨之改變方向和長(zhǎng)短，竿子投射在地面的影子就被稱為日晷。

早在春秋時(shí)代，我國就有關(guān)于日晷的文獻(xiàn)記載。在埃及、希臘和羅馬等文明古國，也都有使用日晷計(jì)時(shí)的記錄。公元前15世紀(jì)，在埃及卡納克的太陽神神廟前，人們建造了一座高達(dá)29米的高塔，根據(jù)塔影的長(zhǎng)短變化分辨時(shí)間。

當(dāng)然，由于自然環(huán)境及文化傳統(tǒng)的差異，不同國家的日晷類型也各不相同。日晷可分為赤道式日晷、水平式日晷、等高儀日晷、地球儀式日晷、反射日晷等。中國古代采用特有的赤道式日晷，歐洲則采用地平式日晷，并于明朝末年由傳教士利瑪竇傳入中國。

赤道式日晷由晷針和晷面組成，只要適當(dāng)調(diào)整晷針的傾斜角度，使其與地球的自轉(zhuǎn)軸平行，便可在不同的緯度使用。赤道式日晷的銅制指針垂直穿過圓盤中心，稱“晷針”。圓盤被稱為“晷面”，呈南高北低，平行于赤道面。這樣，晷針的上端指向北天極，下端指向南天極。在晷面的正反面刻有“子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥”12個(gè)大格，每大格代表兩個(gè)小時(shí)。

當(dāng)太陽光照在日晷上時(shí)，晷針的影子就會(huì)投向晷面。當(dāng)太陽由東向西移動(dòng)時(shí)，晷針的影子由西向東移動(dòng)。每年春分以后，陽光照射在日晷的正面，指針的影子位于表盤正面。每年秋分以后，陽光照射在日晷的背面，晷針的影子則出現(xiàn)在表盤背面。

此外，我們還可以利用日晷確定南、北方向。我國地處北半球，早晨日在東、影在西，傍晚日在西、影在東，只要找出早晨和傍晚影長(zhǎng)相等的兩個(gè)端點(diǎn)，它們的連線就是東西方向，連線的中點(diǎn)與表盤底的連線就是南北方向。人們利用日晷確定南北方向，修建出冬暖夏涼的房屋。我國傳統(tǒng)房屋坐北朝南，冬季背風(fēng)朝陽，夏季迎風(fēng)納涼，“向陽門第春光好”得以真正實(shí)現(xiàn)。

遺憾的是，日晷計(jì)時(shí)只能在有陽光的時(shí)候進(jìn)行，而且只能精確到時(shí)辰。如果遇上多云、陰雨天或是在晚上就不能使用了。日晷是固定的，笨重難以移動(dòng)，使用不方便。隨著科技的發(fā)展，古人又研制了可以記錄時(shí)、刻、分的水運(yùn)儀象臺(tái)。

科學(xué)競(jìng)答

唐代詩人王貞白在《白鹿洞》這首詩中寫下“讀書不覺已春深，一寸光陰一寸金”的詩句，這是“一寸光陰”最早的出處。你們知道“一寸光陰”究竟代表多長(zhǎng)時(shí)間嗎？

解析：

漢唐以后，詩詞歌賦中開始出現(xiàn)“寸陰”“寸晷”“光陰”等詞語，“寸晷”本來指一寸長(zhǎng)的影子，后來借指時(shí)間?！耙淮绻怅帯本褪顷斜P上晷針影子移動(dòng)一寸距離需要的時(shí)間。

（作者系中國科技館副研究員）