日晷计时的原理

日晷的原理是什么日晷的工作原理：太阳东升西落,它所照射的物休的影子也会随着移动.在古代人们通过对这个自然现象的观察,学会了计算时间,发现了日晷.【日晷计时的原理】

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日晷,是最古老的、以日影测时的计时仪器,如今它已成为人类文明的象征.我国历史悠久、文化发达,也是世界上最早使用日晷测时的文明古国之一.迄今我国发现的最早的石刻日晷乃西汉初年的遗物,距今已有约2200年的历史了.在我国众多的古代科技成就史,以日影测时原理制作并应用的日晷,可以说是一颗晶莹璀璨的明珠.
主要内容包括：日晷概述、有关天文知识、画法几何有关知识、各种日晷晷面线图设计及日晷总体设计概要等.本书作者是上海交通大学机械学院教授,在阐述日晷的由来及其建造意义的基础上,侧重对其设计的核心问题——晷面线图设计展开研讨.根据地球运动规律,运用画法几何和解析几何的有关知识,对各种类型的日晷的晷面线图进行较为全面的分析研究.其中,重点是给出各种类型的日晷晷面线图设计公式及其推导过程,运用这些公式可方便地绘制出种类型日晷的晷面线图.
日晷是如何计时的日晷本义是指日影，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。最常见的设计是庭园日晷，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，基本上可以分为地平式日晷、赤道式日晷、子午式日晷和卯酉式日晷等。绝大部分的日晷显示的都是真太阳时，有些在设计上作了变更，可以显示平太阳时或是日光节约时间。
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：
第一是影子的长短在改变。早晨的影子最长，随着时间的推移，影子逐渐变短，一过中午它又重新变长;
第二是影子的方向在改变。在北回归线以北的地方，早晨的影子在西方，中午的影子在北方，傍晚的影子在东方。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。随着时间的推移，晷针上的影子慢慢地由西向东移动。移动着的晷针影子好像是现代钟表的指针，晷面则是钟表的表面，以此来显示时刻。
早晨，影子投向盘面西端的卯时附近;当太阳达正南最高位置(上中天)时，针影位于正北(下)方，指示着当地的午时正时刻。午后，太阳西移，日影东斜，依次指向未、申、酉各个时辰。
古时计时工具有许多中，常见的有两种，一是“日晷” ，二是“漏” 。

日晷是以太阳影子移动，对应于晷面上的刻度来计时。日晷也是通过观测日影计时的仪器，主要是根据日影的位置以确定当时的时辰或刻数。从出土文物来看，汉以前已使用日晷，在机械钟表传入中国之前，日晷一直是通常使用的计时器。日晷的主要部件是由一根晷针和刻有刻线的晷面组成，随着太阳在天空运行，晷针的投影像钟表的指针一样在晷面上移动，就可以指示时辰。大家应该在北京故宫里和观象台上见过。

漏是以滴水为计时，是由四只盛水的铜壶组合，从上而下互相迭放。上三只底下有小孔，最下一只竖放一个箭形浮标，随滴水而水面升高，壶身上有刻度，以为计时。

圭表是我国最古老的一种计时器，古代典籍《周礼》中就有关于使用土圭的记载，可见圭表的历史相当久远。圭表是利用太阳射影的长短来判断时间的。它由两部分组成，一是直立于平地上的测日影的标杆或石柱，叫做表；一为正南正北方向平放的测定表影长度的刻板，叫做圭。既然日影可以用长度单位计量，那么光阴之“阴” ，及时间的长短，，用“分”、“寸”表达就顺理成章了。
圭表和漏刻都是用太阳的影子计算时间的，然而遇到了阴雨天或黑夜便失去作用了，于是一种白天黑夜都能计时的水钟便应运而生，这就是漏刻。漏，是指漏壶；刻，是指刻箭。箭，则是标有时间刻度的标尺。漏刻是以壶盛水，利用水均衡滴漏原理，观测壶中刻箭上显示的数据来计算时间。作为计时器，漏刻的使用比日晷更为普遍。我国古代诸多文人骚客留下了许多有关漏刻的富有诗情画意的章句。如唐代诗人李贺：“似将海水添宫漏，共滴长门一夜长。”宋代苏轼：“缺月挂疏桐，漏断人初静。”在机械钟表传入中国之前，漏刻是我国使用最普遍的一种计时器。

机械计时器

单纯利用水的流动来计时有许多不便，人们逐渐发明了利用水做动力，以驱动机械结构来计时。公元前117年，东汉的张衡制造了大型天文计时仪器——水运浑天仪，初步具备了机械性计时器的作用。随后历代都相继制作了附设有计时装置的仪器，其中宋代苏颂制造的水运仪象台，把机械计时装置的发展推倒了一个新的高峰，水运仪象台的计时机械部分可以按时刻使木偶出来击鼓报刻，摇铃报时，示牌报告子、丑、寅、卯十二个时辰等。

这类计时器尚不能算是独立的计时器，还是天文仪器与计时仪器的混合体，至十四世纪六十年代，我国的机械计时器已脱离了天文仪器而独立，不但具有传动系统-齿轮系，而且还有擒纵器，如果再进一步，就可能出现完全现代意义上的钟表。但遗憾的是，功亏一篑，中国没能做到这一点，最终机械钟表还是从西方引进．

除上述几种主要的计时器外，还有其他一些计时方法。如，香篆、沙钟、油灯钟、蜡烛钟等。
原一昼夜分100刻，因不能与十二个时辰整除，又先后改为96 ， 108 ， 120刻，到清代正式定为96刻；就这样，一个时辰等于八刻。一刻又分成三分，一昼夜共有二十四分，与二十四个节气相对。注意，这分不是现时的分钟，而是“字” ，在两刻之间，用两个奇怪符号来刻，所以叫做“字” 。字以下又用细如麦芒的线条来划分，叫做“秒”；秒字由“禾”与“少”合成，禾指麦禾，少指细小的芒。秒以下无法划，只能说“细如蜘蛛丝”来说明，叫做“忽”；如“忽然”一词，忽指极短时间，然指变，合用意即，在极短时间内有了转变。

现时每昼夜为二十四小时，在古时则为十二个时辰。当年西方机械钟表传入中国，人们将中西时点，分别称为“大时”和“小时” 。随着钟表的普及，人们将“大时”忘淡，而“小时”沿用至今。

古时的时（大时）不以一二三四来算，而用子丑寅卯作标，又分别用鼠牛虎兔等动物作代，以为易记。

具体划分如下：

子（鼠）时是十一到一点，以十二点为正点；丑（牛）时是一点到三点，以两点为正点；寅（虎）时是三点到五点，以四点为正点；卯（兔）时是五点到七点，以六点为正点；辰（龙）时是七点到九点，以八点为正点；巳（蛇）时是九点到十一点，以十点为正点；午（马）时是十一点到一点，以十二点为正点；未（羊）时是一点到三点，以两点为正点；申（猴）时是三点到五点，以四点为正点；酉（鸡）时是五点到七点，以六点为正点；戌（狗）时是七点到九点，以八点为正点；亥（猪）时是九点到十一点，以十点为正点。

古人说时间，白天与黑夜各不相同，白天说“钟” ，黑夜说“更”或“鼓” 。又有“晨钟暮鼓”之说，古时城镇多设钟鼓楼，晨起（辰时，今之七点）撞钟报时，所以白天说“几点钟”；暮起（酉时，今之十九点）鼓报时，故夜晚又说是几鼓天。夜晚说时间又有用“更”的，这是由于巡夜人，边巡行边打击梆子，以点数报时。全夜分五个更，第三更是子时，所以又有“三更半夜”之说。

时以下的计量单位为“刻” ，一个时辰分作八刻，每刻等于现时的十五分钟。旧小说有“午时三刻开斩”之说，意即，在午时三刻钟（差十五分钟到正午）时开刀问斩，此时阳气最盛，阴气即时消散，此罪大恶极之犯，应该“连鬼都不得做” ，以示严惩。

刻以下为“字” ，关于“字” ，广东广西的粤语地区至今仍然使用，如“下午三点十个字” ，其意即“十五点五十分” 。据语言学家分析，粤语中所保留的“古汉语”特别多，究其原因，盖因古中原汉人流落岭南，与中原人久离，其语言没有与留在中原的人“与时俱进” 。“字”以下的分法不详，据《隋书律历志》载，秒为古时间单位，秒以下为“忽”；如何换算，书上没说清楚，只说：“‘秒’如芒这样细；‘忽’如最细的蜘蛛丝” 。

秦12段记时：即十二地支：寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥、子、丑
午时指从现时的十一点到十三点，一个时辰分作八刻，从十一点起计，每十五分钟一个刻，十一点正为午起，十一点十五分为午时一刻，四十五分为午时三刻，十二点正为正午（午时四刻一般不这样说），到八刻为下一个时辰之始。

阴阳家说的阳气最盛，与现代天文学的说法不同，并非是正午最盛，而是在午时三刻。古代行斩刑，也有分时辰开斩的，亦即是斩刑有轻重。一般斩刑是正午开刀，让其有鬼做；重犯或十恶不赦之犯，必选午时三刻开刀，不让其做鬼。皇城的午门阳气也最盛，不计时间，所以皇帝令推出午门斩首者，也无鬼做。

天色夜半鸡鸣平旦日出食时隅中日中日昳晡时日入黄昏人定
地支子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥
现代 23-1点 1-3点 3-5点 5-7点 7-9点 9-11点 11-13点 13-15点 15-17点 17-19点 19-21点 21-23点

夜间时辰五更五鼓五夜现代时间
黄昏一更一鼓甲夜 19-21点
人定二更二鼓乙夜 21-23点
夜半三更三鼓丙夜 23-1点
鸡鸣四更四鼓丁夜 1-3点
平旦五更五鼓戊夜 3-5点

【鼓】古时常夜间击鼓报更，所以古人常以鼓代更。
【漏】古时用滴漏计时，夜间凭漏刻传更。
【时】时是时辰，介绍见前古代纪时法。
【点】古人将一夜分为五更，每更分为五点。每点约等于现代的24分钟。
【刻】古人把一昼夜分为100刻，实算96刻，每刻15分钟。漏刻指很短的时间。
日晷计时的原理日晷不但能显示一天之内的时刻，还能显示节气和月份。当然它的缺点也是显而易见的，笨重而且看不到阳光的时候不能用，比如阴天和晚上。
这项发明被人类所用达几千年之久，直至1270年在意大利和德国才现早期的机械钟，而中国则在1601年明代万历皇帝才得到二架外国的自鸣钟，清代时虽有很多进口和自制的钟表，但都为王宫贵府所用，一般平民百姓还是看天晓时。
日晷的工作原理
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：第一是影子的长短在改变。早晨的影子最长，随着时间的推移，影子逐渐变短，一过中午它又重新变长；
第二是影子的方向在改变。在北回归线以北的地方，早晨的影子在西方，中午的影子在北方，傍晚的影子在东方。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。随着时间的推移，晷针上的影子慢慢地由西向东移动。移动着的晷针影子好像是现代钟表的指针，晷面则是钟表的表面，以此来显示时刻。
早晨，影子投向盘面西端的卯时附近；当太阳达正南最高位置（上中天）时，针影位于正北（下）方，指示着当地的午时正时刻。午后，太阳西移，日影东斜，依次指向未、申、酉各个时辰。
日晷的分类
地平式日晷
亦称水平式日晷（The Horizontal SundialE），地平日晷的晷面必须严格水平，晷面和晷针之间的夹角就是当地的地理纬度。晷面刻度需要利用三角函数计算才能确定。适合低纬度的使用。
赤道式日晷
赤道式日晷（The ERquatorial Sundial）的晷面为赤道面，依照使用地的纬度，使赤道式日晷的晷面平行于赤道面。晷盘上的刻度是等分的，夏季和冬季轴投影在晷盘上的影子会分在晷盘的北面和南面。适合中低纬度地区使用。若将晷盘改为圆环则称为赤道式罗盘日晷。
赤道式日晷亦称斜晷。赤道式日晷是日晷世界中最重要和最常见的，也是中国古代最经典和传统的天文观测仪器
日晷工作原理是什么日晷的工作原理：太阳东升西落，它所照射的物休的影子也会随着移动。在古代人们通过对这个自然现象的观察，学会了计算时间，发现了日晷。
日晷，是最古老的、以日影测时的计时仪器，如今它已成为人类文明的象征。我国历史悠久、文化发达，也是世界上最早使用日晷测时的文明古国之一。迄今我国发现的最早的石刻日晷乃西汉初年的遗物，距今已有约2200年的历史了。在我国众多的古代科技成就史，以日影测时原理制作并应用的日晷，可以说是一颗晶莹璀璨的明珠。
主要内容包括：日晷概述、有关天文知识、画法几何有关知识、各种日晷晷面线图设计及日晷总体设计概要等。本书作者是上海交通大学机械学院教授，在阐述日晷的由来及其建造意义的基础上，侧重对其设计的核心问题——晷面线图设计展开研讨。根据地球运动规律，运用画法几何和解析几何的有关知识，对各种类型的日晷的晷面线图进行较为全面的分析研究。其中，重点是给出各种类型的日晷晷面线图设计公式及其推导过程，运用这些公式可方便地绘制出种类型日晷的晷面线图。