#地理君小课堂# 在古代,东西方人各自发明了仪器来用于计时,然而他们却仿佛心有灵犀一般,都发明了一种有着共同的原理和功用的天文仪器——日晷。
《说文解字》中对于日晷这样解释:晷,日景也。日景,也就是日影,意思是太阳的影子。日晷的发明灵感来自于太阳的视运动(图2),古人通过测量太阳的影子来计量时间,制造出了日晷:以北半球中纬度地区的某地为例,夏至早晨,影子指向西南方向,中午指向正北,傍晚指向东南方向,整个轨迹形成了一道开口向南的抛物线;冬至时相反;春秋分时日出日落的阴影东西相对,中午时阴影也指向正北,就全天的阴影轨迹而言,越靠近赤道,越接近于一条直线。(图3)
中国古代所用的很多日晷都属于赤道式(图4),晷针指向北天极,也就是北极星附近,晷面平行于地球赤道。赤道式日晷的建造,严格依赖于当地的地理纬度。对于地球两极来讲,地平面就平行于地球赤道面,所以建造的晷面也平行于地面,如同磨盘;而对于赤道地区来说,地平面垂直于地球赤道面,因而日晷的晷面也就垂直于地面而建,如同竖立着的车轮。
相比赤道式来说,地平式日晷应用更广泛,世界上巨大的日晷几乎都是地平式的(图6)。典型的地平式日晷,晷面由一块水平的方板构成。晷面上有一块南北方向放置的板,通常呈三角形,垂直于晷面,从而保证了晷针严格指向北天极,且晷针和晷面的交角等于当地纬度。
