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你知道古代人是怎么看时间的吗?

除了晷盘平行于地球赤道平面外,人们还发明了晷盘平行于其他平面的日晷,这种日晷的晷针针影移动通常是不均匀的,多由西方人发明,然后传入中国。

正如“时间”字形显示的那样,人类最早对时间的认知来自太阳。

中国来说,古代人最早测量时间的工具多与太阳有关。然而这项技术对太阳这一自然条件依赖度很强,同时还要求人们有比较精确的测量手段,在比较久远的古代社会这些条件并不具备。随着社会发展,人们对于时间精确成都要求的不断提高,人们不断发明出不依赖太阳等自然物的时间测量工具,形成了多样的、更精确的计时工具。由于篇幅限制,本文只介绍日晷系列。

中国日晷起源于圭表。“表”是一根垂直于地面的杆柱,圭是置于地面垂直于杆柱的水平标尺,指向正北。日中正午时,表影刚好落在圭上,这就是当地的真太阳时12时。人们据此得知正午的时间。此外,人们还可以根据表影的长度测定节气,推算立法。

你知道古代人是怎么看时间的吗?

圭表实物与原理图

但是圭表只能告诉人们正午的时间,此后人们在圭所在的平面上设计出时角坐标网。于是无论表影投射到地面上任何的方位,人们都能根据影子的长度和方向来判断时间。这就是日晷的雏形。

日晷主要部件包括表的变形——晷针,刻有坐标网的晷面组成,晷针和晷盘垂直。日晷根据晷针的安放方式可具体分为赤道日晷、地平日晷、立晷和斜晷。

赤道日晷是中国历史上最常见的日晷。它的晷面平行于地球赤道面,晷盘两面都刻有时刻线:十二时辰,每时辰八刻;晷针穿过晷盘中心,与地轴平行,指向北天极与南天极。当太阳运动时,晷针投射下的针影同步运动,指向晷面时刻线,我们就能读到时刻了。

这种日晷的使用也很有讲究:晷面的安放必须是当地维度的余角,这与太阳光线在春秋分两日时的照射角度一致,所以在北半球春分之后看北极针影,秋分之后看南极针影。宋代以后又出现了可随纬度而调节晷面板的携带式日晷,板上装有指极表或指极针,并附带有定方向用的磁罗盘的板,对于旅行或骑马时使用很方便。

你知道古代人是怎么看时间的吗?

赤道日晷与原理图

除了晷盘平行于地球赤道平面外,人们还发明了晷盘平行于其他平面的日晷,这种日晷的晷针针影移动通常是不均匀的,多由西方人发明,然后传入中国。

地平日晷,就是在水平盘上竖立一根与铅垂线平行的指针,人们根据针影移动的方位来确定时间。但是太阳周日视运动的路径(黄道面)与水平面是倾斜的,因而一天之内,太阳的地平经度的变化是不均匀的:针影在中午前移动较快,早、晚较慢。这就要求制作者对太阳的运动有着深入地了解,并能够合理的设计出时角坐标网,所以这种日晷的出现时间就比较晚。

你知道古代人是怎么看时间的吗?

地平日晷与原理图

立晷,又叫卯酉式日晷,即日晷的晷面平行于某地的卯酉面(即该地地球子午面的垂直面,直观来说就是东西向垂直立于地面),使晷针平行于地轴,晷针与水平面的夹角是该地纬度的余角。

在该地卯酉面上,晷针的日影作递增或递减速度的移动,立晷的时刻线刻度也是是不均匀的。

斜晷,是立晷的变形,它的晷面也是垂直立于地面,但可以指向任何方向,其中比较特别是的子午式日晷,即晷盘正南正北方向垂直立于地面,晷针垂直于晷面指向东西方向。午前,晷针日影在晷面的东侧面上或面东日晷的晷面上;午后,斜影落在晷面的西侧面上或面西日晷的晷面上;当日中正午时,晷面上无影,为方便计,便过晷面下底作一垂直平面,晷针日影就落在此垂直面上。

这种日晷的时刻线,既涉及晷针日影的长短,也涉及针影与晷面铅垂线夹角的方向。制作复杂,实际上已经是一种太阳观测仪器而不是计时工具。

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