日晷不是摆设,正确安装得知道这些
几天前,有媒体报道称,陕西省Xi市南门岳城箭下的日晷,表盘上下颠倒。后来,该市一家高档酒店前日晷上的内容也被发现是错误的。什么是日晷?有什么用?可以分为哪些类型?《科技日报》记者带着诸多问题采访了中国科学院国家授时中心副研究员马立平。
日晷可以分为三种类型,赤道型是最常见的
《说文解字》有“日晷,日影也”日晷是一种利用太阳位置来测量时间的仪器。世界上有各种各样的日晷,根据它们的位置可以分为三类:平日晷、直日晷和斜日晷。还有一些便携式日晷。
最常见的日晷是地球水平的日晷。日晷的表面要求严格的水平。日晷表面和日晷针之间的夹角是当地的地理纬度,适用于低纬度地区。地面日晷不仅易于制造和安装,而且具有很强的观赏价值,适合放置在公园、广场、学校等场所。
日晷垂直于地平面放置,根据日晷表面的方向,可分为垂直南日晷、垂直北日晷和垂直东、西日晷。有两种指针:垂直于表盘的和不垂直于表盘的。后一个测量针的倾角通常等于当地的地理纬度。垂直南向日晷更适合在中纬度地区使用。东或西垂直日晷只能在上半部(东)或下半部(西)使用,但适用于世界上所有纬度。在许多欧洲国家,各种日晷雕塑被挂在建筑物的墙上,这对游客非常有吸引力。
斜日晷可分为赤道日晷和极地日晷。赤道日晷是世界上最简单也是最常见的日晷。它的刻度盘平面平行于赤道平面,刻度盘上的刻度等分,刻度盘指针指向北极,刻度盘指针的仰角是当地的地理纬度。从春分到秋分,太阳总是在天球赤道的北面移动,表盘指针的阴影投射在表盘表面上。从秋分到春分,太阳在天球赤道的南边移动,日晷针的影子落在日晷表面之下。所以看看春分过后表盘的顶部。秋分过后,看看表盘下面。赤道日晷适用于中低纬度地区。
北京故宫和其他地方保存着清朝制造的石制赤道日晷。马利平说,赤道日晷是中国古代最经典的计时仪器,Xi南门月城的日晷也属于这一类。如果表盘变成一个圆环,它被称为赤道罗盘日晷。马利平在巴西里约热内卢的植物园里见过这种环形日晷。时间一目了然。
日晷的计时精度与制造和安装水平密切相关。就赤道日晷而言,制作精良、安装正确的日晷可以精确到一两分钟。由于日晷依赖于阳光,所以它不能用于阴天和黑暗的日子。因此,仅仅用日晷来计时是不够的。其他类型的计时器,如水钟,也需要匹配它。
太阳的阴影表示时间,日晷表面的读数也应该减少时差。
日晷的石盘被称为“日晷面”,应根据当地纬度以斜角放置,使日晷面平行于赤道面。表盘上的刻度平均分为12个小时,即紫、丑、阴、毛、陈、司、吴、卫、申、尤、徐和海。根据中国传统,每天的开始时间是午夜,从前一天晚上11点到第二天凌晨1点。
北回归线以北,上午的阴影在西边,中午的阴影在北边,晚上的阴影在东边。因此,随着时间的推移,表盘指针上的阴影从西向东慢慢移动。一般来说,在早晨,日晷针的影子投射在圆盘西端的石矛附近。当太阳到达正南(上子午线)的最高位置时,针的阴影位于正北(下子午线),表示当地的正午时间。下午,太阳向西移动,太阳的影子向东倾斜,依次指向每个小时。
一些日晷上刻有时差曲线,该曲线源于视在太阳时和平太阳之间的差异。日晷反映了明显的太阳时,并与太阳在天空中的运动相对应。由于太阳公转速度不均匀和黄赤角的存在,表观太阳时不均匀。然而,当我们每天使用平的太阳时,这是一年中表观太阳时均匀化之后的时间。时差曲线反映了两者之间的年差曲线,时差基本上在15分钟以内。要得到当地时间,需要从日晷获得的视在太阳时中减去一天的时差。
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