日晷——用阳光雕刻时间

山东 徐 君 相 炜

日晷
——用阳光雕刻时间

日晷是由“日”和“晷”两字组成。“日”指“太阳”，“晷”表示“影子”，日晷的意思为“太阳的影子”。日晷，就是通过测日影的方位定时间的仪器。它主要由一根投射太阳阴影的指标(晷针)、承接指标投影的投影面(即晷面)和晷面上的刻度线组成。晷针与地平面的夹角与当地的地理纬度相同，指向北极点。晷针与晷面垂直。晷面两侧都有时间刻度，正面的数字是顺时针方向由小到大，反面数字是逆时针方向由小到大，最下部为正午12时。

日晷计时的原理是这样，在一天中，被太阳照射到的物体投下的影子在不断地改变着，一是影子的长短在改变，二是影子的方向在改变。从原理上来说，根据影子的长度或方向都可以计时，但根据影子的方向来计时更方便一些。故通常都是以影子的方位计时。晷针的日影在盘面上的方向就能测定时间。

由于从春分到秋分期间，太阳总是在天赤道的北侧运行，晷针的影子投向晷面上方那一面；从秋分到春分期间，太阳在天赤道的南侧运行，晷针的影子投向晷面的下方那一面。所以在观察日晷时，首先要了解两个不同时期晷针的投影位置。

人类使用日晷的时间非常久远，古巴比伦人在远古时代的6 000年前就开始使用了。中国是在3 000年前的周朝开始使用日晷测时。利用日晷计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明，这项发明被人类沿用达几千年之久。两大文明古国的先人们，在不同的地域，也没有交流，却做了相同的发明，令人震撼！

当然它的缺点也是显而易见的，笨重而且阴天和晚上看不到阳光的时候不能用。

下面介绍一种自制日晷的方法，具体制作方法如下：

1.先在卡纸上1/3处，取中心点，用圆规画一个直径10 cm的圆形，正面画完，在卡纸反面取同一个圆规扎的圆心，画一个同样大的圆形，然后再在正反面画9 cm的同心圆，再画8 cm的同心圆。如下图1。

2.用量角器每隔15度，在最大圆上取点， 卡纸正反面圆上同取。如图2。

3.按下图3所示内容画好正面图形，注意：正面的数字是顺时针方向由小到大。

4.在卡纸反面按右上图4画好图形，注意：反面数字是逆时针方向由小到大。

5.在长方体泡沫正面1/4处画一条横线，再在长方块两侧面沿横线处分别画垂直线，再在长方体两侧面的1/4那部分，从垂直线最上部，由上向下画一条与垂直线有一个夹角的斜线，这个夹角就是当地的纬度数值沿着侧面的斜线切下去，不要切到底，只切一半就可以了，然后把前面做好的日晷卡纸下部沿这个斜切面插入泡沫，取一根牙签插入日晷中心当做指针，这个日晷模型就做成了。

【学以致用】

清华大学校园中的日晷上铭刻着“行胜于言”，这是清华人的理念，更是中国人的价值观。日晷由晷针和晷盘组成,晷针垂直于太阳视运动的轨道平面,上端指向北极星方向。在晷盘面上刻划出12 个大格,每个大格代表两个小时,当太阳光照在日晷上时,晷针的影子就会投向晷盘面,以此来显示时刻。据此回答1～3 题。

1.下图中能够正确表示北京时间12:00 的是

( )

A.甲 B.乙

C.丙 D.丁

2.夏至日晴天时日晷仪晷针影子的移动方向是

( )

A.由西北逆时针转向东北 B.由西北顺时针转向东北

C.由西南逆时针转向东南 D.由西南顺时针转向东南

3.若图示日晷仪晷盘与地面的夹角改为59°,则该日晷最可能放置的地点是

( )

A.广州 B.上海

C.哈尔滨 D.漠河

2005年5月11日清华大学送给中国亲民党主席汉白玉日晷作为礼物。它由晷盘和晷针组成，晷盘正反两面都有刻度，安放在石台上，晷针安装在晷盘中央与盘面垂直(如左下图)。当太阳移动时，晷针在晷面的影子随之变动，古人以此来确定时间的变化。据此回答4,5题。

4.盘面与地平面的夹角α(α为锐角)和日晷所在地纬度θ的关系是

( )

A.α>θB.α<θ

C.α=θD.互余

5.该日晷晷盘上、下两面均有刻度，一年中看晷盘下面刻度的时间是

( )

A.春分至夏至 B.夏至至秋分

C.夏至至冬至 D.秋分至春分

日晷是我国古代利用日影测得时刻的一种计时仪器，通常由铜制的指针、与指针垂直的石盘组成。其工作的原理是，将指针朝向北极星固定，通过观察指针投影在石盘上的刻度来判断时间。下图为我国某地某日日晷影像照片。据此回答6,7题。

6.图示时刻，太阳的方位为

( )

A.东北方向 B.西北方向

C.东南方向 D.西南方向

7.若图中日晷指针与地平面的夹角为34.5°，日晷指针阴影与图中虚线完全重合时北京时间为12：04，则日晷所在地的经纬度为

( )

A.30.5°N,120°E B.39.5°N,116°E

C.34.5°N,119°E D.55.5°N,121°E

【参考答案及解析】

1.A 北京时间(120°E)为12：00时，北京(116°E)的地方时为11:44分，太阳位于正南偏东方向，日晷晷针针影指向西北方向，A正确。

2.D 夏至日北半球日出东北，正午时太阳位于正南方向，日落西北，因此针影移动方向应是由西南顺时针转向东南，D正确。

3.B 若图示日晷仪晷盘与地面的夹角改为59°，则该地纬度应为31°N，与上海所在纬度大致相当，故选B。

4.D 晷针与晷盘垂直，在直角三角形里，两个锐角互余。

5.D 从秋分到春分期间，太阳在天赤道的南侧运行，晷针的影子投向晷面的下方那一面，即看下面的刻度是从秋分到春分期间，D正确。

6.D 此时影子在日晷盘的上方那一面，时间是春分至秋分这一段，面向晷盘，左边为东，右边为西，影子在西北，太阳在东南。

山东省蒙阴县第一中学山东省临沂市教育科学研究中心)