有关日晷和圭表的介绍
有关日晷和圭表的介绍
一、日晷
1、简介
日晷仪也称日晷，是观测日影记时的仪器，主要是根据日影的位置，以指定当时的时辰或刻数，是我国古代较为普遍使用的计时仪器。但在史籍中却少有记载，现在史料中最早的记载是“汉书·律历志·制汉历”一节：太史令司马迁建议共议“乃定东西，主晷仪，下刻漏”，而“汉书·艺文志”中列有晷书34卷，但仅存书名，而无内容。
2、概述
日晷本义是指日影，是使用太阳的位置来测量时间的一种设备，主要由一根投射太阳阴影的指标、承受指标投影的投影面 (即晷面) 和晷面上的刻度线组成。最常见的设计，也就是最普通的，就是所谓的庭园日晷，让日影投射在一个标有时刻的平面上，当太阳移动时，影子所指示的时间也将跟着变动。其实，日晷可以设计在任何物体的表面上，让固定的指针产生阴影来测量时间。因此，日晷有许多种不同的形式：如地平式日晷、赤道式日晷、子午式日晷以及卯酉式日晷等等。
3、常见分类
（1）水平式日晷
水平式日晷（The Horizontal SundialE）是最常用的日晷，采用水平式的刻度盘，日晷轴的倾斜度，依使用地的纬度设定，刻度需要利用三角函数计算才能确定。适合低纬度的使用。
（2）赤道式日晷
赤道式日晷（The ERquatorial Sundial）是依照使用地的纬度，将轴（指时针）朝向北极固定，观察轴投影在垂直于轴的圆盘上的刻度来判断时间的装置。盘上的刻度是等分的，夏季
和冬季轴投影在圆盘上的影子会分在圆盘的北面和南面，适合中低纬度的使用。若将圆盘改为圆环则称为赤道式罗盘日晷。
（3）极地晷
极地晷（TheRE polar Dial）供指时针投影的平面与指时针平行，即与地平面的夹角与地理纬度相同，并朝向正北。时间的刻画可以用简单的几何图来处理，投影的时间线是平行的线条。适合各种不同的纬度使用。
（4）南向垂直日晷
南向垂直日晷（Vertical Direct South Dial）刻度盘面朝向正南且垂直地面的日晷。这一种日晷较适合在中纬度（30～70）使用。
（5）东或西向垂直式看日环食用什么工具
东或西向垂直式Vertical Direct East or West）刻度盘面朝向正东或正西且垂直地面的日晷。这一种日晷只能在上半日（东向）或下半日（西向）使用，但全球各纬度都适用。
（6）侧向垂直式
侧向垂直式（Vertical Declining）刻度盘面采用垂直方向的日晷。这一种日晷需要依照建筑物的墙面方向换算刻度，不容易制作。依季节及时间的不同，有时不会产生影子。南向与东西垂直日晷都可视为此形的特例。
（7）投影日晷
投影日晷（Analemmatic Sundial）不设置指时针，仅在地平面依地理纬度的不同绘制不同扁率的椭圆，在其上刻划时间线，并将长轴指向正东西方向，南北向的短轴上则需刻上日期，指示立竿测量时刻的正确位置。
（8）平日晷
平日晷晷面水平放置而晷针指向北极，晷面和晷针之间的夹角就是当地的地理纬度。
4、相关计算
日晷的制作除了指时针必需正确的安装之外，时间线的刻划也不能忽视。各形日晷时间线的
刻划与日晷的地理位置，指时针的高度等，都有关系。假设地理纬度为φ，指时针的高度为H，要刻划的时间与正午的差值为T；时间线与指时针的夹角为A，距离为D，则各形日晷的计算式如下：
（1） 水平式日晷：TAN（A）=TAN（T）*SIN（φ）
（2） 赤道式日晷：等分圆盘，每小时相当与十五度，正午线垂直朝下。
（3） 极地晷：D=H*TAN（15*T）
（4） 南向垂直日晷：TAN（A）=TAN（T）*COS（φ）
（5） 东或西向垂直式：D=H*TAN（（6-T）*15）
（6） 侧向垂直式：TAN（A）=SIN（O）*TAN（R+15*T）
指时针与墙面垂线的夹角TAN（W）=SIN（θ）*COT（φ）
指时针高出于墙面的夹角SIN（O）=COS（θ）*COS（φ）
指时针与正午线的时间线差COT（R）=COT（θ）*SIN（φ）
6点与12点时间线的夹角COT（S）=SIN（θ）*TAN（φ）

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