活動日晷：一個日晷，七種功能，你“撩”到了嗎？

文明世界拼圖 2022-04-26

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一個日晷，除了能計時，還能求經(jīng)度，測緯度，計太陽高度，量磁偏角，查區(qū)時，甚至可以測量24節(jié)氣，幾乎覆蓋高中地球運動的所有知識，而且，還不挑地方，北京，上海，紐約，悉尼，提過去就可以用，測不準還可以調。假如你正好是一名選考地理的高三學子，你是不是迫不及待地希望擁有它呢？

一.縣城最高學府的烏龍事件

老家的縣一中，妥妥的一縣最高學府，幾位榮退的老教師，境界很高，臨走的時候，想給百年學府留點什么，于是湊款給學校定做了一尊用大理石打造的非常精美的日晷，一時傳為美談。當我慕名而去時，不看不知道，一看嚇一跳，憑我一個日晷愛好者的眼光，發(fā)現(xiàn)至少三處錯誤：朝向不對；角度不對；刻度不對。學校大門坐北朝南，進門就見日晷昂首朝前，晷針指南，好不氣派，可惜錯了；老家的緯度不到30°，晷針的傾角卻在45°以上，角度錯了；晷盤正面刻度午時在上子時在下，晷盤背面干脆就光禿禿沒有刻度，刻度也錯了。正當我感嘆斯文之地，文化人辦了件沒文化的事，又被當年網(wǎng)上一則消息驚到了，堂堂古城西安，在全國人民面前也做了一次錯誤的示范：南門月城日晷居然裝反了。陜西作為文化大省，被“毒舌”網(wǎng)友狠批：都是沒文化的人做文化，荼毒子孫。

西安南門月城日晷居然裝反了

從此，每次出差旅游，足跡踏及廣場、校園，特意留了個心眼。這才發(fā)現(xiàn)，日晷裝反了，造錯了，不是個例。忍不住扼腕嘆息，這一最能彰顯我們古人高超智慧的計時工具，早已淪為現(xiàn)代人裝點門面，打卡留影，無知無畏的吉祥物了。這成了我迫切希望制做一個不挑地方，落地可以隨時調整的新式又復古的日晷的最初動力。

二. 日晷的原理和分類

古人或許是受了樹影的啟發(fā)，希望利用轉動的影子來計時。如圖。

然而“立竿見影”就可以計時嗎？學習了地球運動相關知識，了解了太陽視運動規(guī)律的同學知道肯定是不行的。因為黃赤交角的存在，太陽日出日落的方位，正午太陽高度都會隨季節(jié)的變化而變化。導致影子長短、方向變化太大，根本無法用來測量時間。那么如何解決這個問題呢？有時候不得不佩服古人的智慧，在不一定知道地球是球體，地球是在繞太陽公轉的情況下，古人根據(jù)觀察日月星辰的東升西落，發(fā)現(xiàn)唯有北極星一動不動，似乎有一個假想的軸，讓所有的日月星辰繞之轉動，那么做一根實體的軸，太陽繞軸“轉動”，影長不變，不就完美地解決這個問題了？

這就是日晷的由來。日晷有很多種類，常見的有地平式、赤道式、垂直式日晷。據(jù)考證，日晷在亞洲的發(fā)展是和西方并行的。制作垂直式或地平式日晷，晷針平行于地球自轉軸，需要有許多關于圓錐截面的知識，因此可以判斷它們是希臘幾何學的一種自然產(chǎn)物。有人做過深入分析，推斷出了日晷在全世界交流的大趨勢：耶穌教會傳教士把地平式日晷傳入中國，他們（或者是他們之前的葡萄牙旅行家）同時也把在中國發(fā)現(xiàn)的較簡易的赤道式日晷帶回歐洲。

大道至簡，作為一個地理教師，我是極為推崇據(jù)說由中國人首創(chuàng)的赤道日晷，因為它就是一個極簡版的地球儀，晷盤代表赤道，晷針指示地軸，當太陽光照在日晷上時，晷針的影子就會投向晷面，太陽由東向西移動，投向晷面的晷針影子也慢慢地由西向東勻速且等長地移動。于是，移動著的晷針影子好像是現(xiàn)代鐘表的指針，晷面則是鐘表的表面，以此來顯示時刻。晷盤兩面都有刻度。夏半年，太陽光照在晷盤正面，人站在日晷正面前，面南背北，左東右西，太陽東升西落，晷針日影順時針轉動；冬半年相反，人站在日晷背面前，前北后南，左西右東，太陽東升西落，晷針日影逆時針轉動。有點遺憾的是，春秋分日或是太陽被云遮擋的日子以及夜晚,日晷便無法計時。

將赤道日晷總結一下：

1. 晷針與地軸平行，晷盤與赤道平行；晷針與地面的夾角等于當?shù)鼐暥?，晷盤與地面夾角等于當?shù)鼐暥扔嘟牵?/p>

2. 一天之中，晷針的影子勻速且等長；不同日期，影長在變化，夏至日和冬至日，晷針的影子最短；

3. 晷盤正反兩面都有刻度，子時在上，午時在下；夏半年，太陽光照在晷盤正面，晷針日影順時針轉動；冬半年相反，太陽光照在晷盤反面，晷針日影逆時針轉動；

三. 我的活動日晷

作品創(chuàng)新之處：對古代的日晷進行了改進和創(chuàng)新：

1、晷針由實心改為空心，既能投影計時，又能觀測北極星的仰角（即當?shù)鼐暥龋?，還能測任一時間太陽高度。

2、晷盤由固定改為活動，夾角可隨當?shù)鼐暥热我庹{節(jié)，大大擴大了其適用的地域范圍；底座由固定改為活動，晷針方向可以任意調，利用空心晷管找北極星，找太陽，定緯度，定方向，求太陽高度，操作性強

3、晷盤套上時區(qū)轉盤，可計地方時、查詢換算區(qū)時。

活動日晷的七大功能：

1. 計時

2. 測經(jīng)度（利用日晷得出當?shù)氐胤綍r，其與北京時間的時差求當?shù)亟?jīng)度）

3. 測緯度（晴朗夜晚，將晷管對北極星，人從晷管中觀測到北極星且位于管孔正中心時，座柱上的角度即為當?shù)鼐暥龋?/p>

4. 測太陽高度（日晷對太陽，調整底座，晷盤的方向及角度，陽光透過晷管在底座上留下清晰的光斑時，座柱上的角度即為此時太陽高度）

5. 查詢換算區(qū)時（利用晷面時區(qū)轉盤，可以推算此刻任一時區(qū)區(qū)時）

6. 測子午南北（與測緯度方法相同，晷管對北極星即正北方向）

7. 測磁偏角（子午南北方向與指南針的南北方向之間的夾角即為當?shù)卮牌牵?/p>

行文至此，一副有了這個日晷高中地球運動沒有學不好的模樣恐怕又拉了一批仇恨。打住，還是老老實實打卡做題吧。

網(wǎng)上一搜題，又把我傷到了，很多日晷試題，題目本身就錯了，看樣子踫到日晷，不懂裝懂的人真是無處不在啊。下面四組題，你試著去做。有兩組中的兩道就是錯的，你能夠發(fā)現(xiàn)嗎？發(fā)現(xiàn)了你能夠修改嗎？

只要記住剛剛給你的這三個結論，你一定會做，一定會改，解析都不用寫了（就是這么自信，哈哈）：

1.晷針與地軸平行，晷盤與赤道平行；晷針與地面的夾角等于當?shù)鼐暥龋斜P與地面夾角等于當?shù)鼐暥扔嘟牵?/strong>

2.一天之中，晷針的影子勻速且等長；不同日期，影長在變化，夏至日和冬至日，晷針的影子最短；

3.晷盤正反兩面都有刻度，子時在上，午時在下；夏半年，太陽光照在晷盤正面，晷針日影順時針轉動；冬半年相反，太陽光照在晷盤反面，晷針日影逆時針轉動；

題目：

日晷是我國古代利用日影測定時刻的一種計時儀器，主要由晷盤、晷針和底座組成。圖1為赤道式日晷示意圖，圖2為清華大學日晷景觀和某日某時刻晷影（晷針的影子）位置圖。完成下面小題。

1．某地晷盤與底座的夾角α=50°，則該地夏至日正午太陽高度為（）

A．53.5° B．63.5° C．73.5° D．83.5°

2．清華大學日晷的晷影（）

A．長短在一年中基本不變

B．夏至日轉過的角度一年中最大

C．午時最短且方向朝南

D．圖示時刻為北京時間16時

日晷是我國古代根據(jù)晷針日影位置來確定時辰的一種儀器，按晷面的擺放角度可分為地平式、垂直式和赤道式。位于清華大學校禮堂前的日晷（圖1）為典型的赤道式日晷，其下部底座上鐫刻著1920屆學生的銘言：行勝于言。圖2為“赤道式日晷示意圖”。讀圖，完成下列各題。

3．山東某地安裝赤道式日晷時，下列做法及原因描述合理的是（）

A．精確測定當?shù)亟?jīng)度，用于調整晷面與水平面之間夾角

B．精確測定當?shù)鼐暥龋糜谟嬎惝數(shù)嘏c北京時間的時差

C．使用羅盤精準調節(jié)，保證當?shù)卣鐣r晷針針影朝向正南

D．使用角度測量儀，保證晷針與地平面夾角等于當?shù)鼐暥?/p>

4．夏至日清華日晷的晷針在晷面上形成的針影（）

A．呈逆時針方向移動

B．移動速度先快后慢

C．劃過角度小于180°

D．長度先變短再變長

“日晷”是利用日影測定時刻的計時儀器，亦稱為太陽鐘。日晷有根鐵制的指針，裝在晷盤的中心處，指針的上端指向北極。晷盤上、下兩面都刻有地支的子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二個字，每字分為八刻，前四刻為初，后四刻為正，每刻相當于15分鐘，利用太陽光的照射，針影落在字上，可知時辰（子時相當于23時到次日1時，其他時刻以此類推）。故宮所設日晷象征皇帝一統(tǒng)授時之意。圖1為某日拍攝的太和殿日晷圖片。圖2中實線為照片拍攝時晷盤上影子的方向，夾角為17°。據(jù)此完成問題。

5．關于拍攝當天說法正確的是（）

A．位于冬半年，晷針影子順時針轉動

B．位于夏半年，晷針影子逆時針轉動

C．位于冬半年，晷針影子逆時針轉動

D．位于夏半年，晷針影子順時針轉動

6．此時的時辰是（）

A．已正 B．未正 C．已初 D．未初

日晷是利用日影變化規(guī)律制成的天文記時儀器，“日”指“太陽”，“晷”表示“影子”，“日晷”的意思為“太陽的影子”。赤道式日晷的晷針指向北極星，與晷面垂直。下圖分別表示日晷示意圖與故宮日晷景觀圖。據(jù)此完成下面小題。

7．和冬至日相比，該校園夏至日的日晷（正反面晷針長度一樣）針影（）

A．正午長度更長

B．正午長度更短

C．呈逆時針旋轉