山東 徐 君 相 煒

日晷
——用陽光雕刻時(shí)間

日晷是由“日”和“晷”兩字組成?！叭铡敝浮疤枴?，“晷”表示“影子”，日晷的意思為“太陽的影子”。日晷，就是通過測(cè)日影的方位定時(shí)間的儀器。它主要由一根投射太陽陰影的指標(biāo)(晷針)、承接指標(biāo)投影的投影面(即晷面)和晷面上的刻度線組成。晷針與地平面的夾角與當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥认嗤?，指向北極點(diǎn)。晷針與晷面垂直。晷面兩側(cè)都有時(shí)間刻度，正面的數(shù)字是順時(shí)針方向由小到大，反面數(shù)字是逆時(shí)針方向由小到大，最下部為正午12時(shí)。

日晷計(jì)時(shí)的原理是這樣，在一天中，被太陽照射到的物體投下的影子在不斷地改變著，一是影子的長(zhǎng)短在改變，二是影子的方向在改變。從原理上來說，根據(jù)影子的長(zhǎng)度或方向都可以計(jì)時(shí)，但根據(jù)影子的方向來計(jì)時(shí)更方便一些。故通常都是以影子的方位計(jì)時(shí)。晷針的日影在盤面上的方向就能測(cè)定時(shí)間。

由于從春分到秋分期間，太陽總是在天赤道的北側(cè)運(yùn)行，晷針的影子投向晷面上方那一面；從秋分到春分期間，太陽在天赤道的南側(cè)運(yùn)行，晷針的影子投向晷面的下方那一面。所以在觀察日晷時(shí)，首先要了解兩個(gè)不同時(shí)期晷針的投影位置。

人類使用日晷的時(shí)間非常久遠(yuǎn)，古巴比倫人在遠(yuǎn)古時(shí)代的6 000年前就開始使用了。中國(guó)是在3 000年前的周朝開始使用日晷測(cè)時(shí)。利用日晷計(jì)時(shí)的方法是人類在天文計(jì)時(shí)領(lǐng)域的重大發(fā)明，這項(xiàng)發(fā)明被人類沿用達(dá)幾千年之久。兩大文明古國(guó)的先人們，在不同的地域，也沒有交流，卻做了相同的發(fā)明，令人震撼！

當(dāng)然它的缺點(diǎn)也是顯而易見的，笨重而且陰天和晚上看不到陽光的時(shí)候不能用。

下面介紹一種自制日晷的方法，具體制作方法如下：

1.先在卡紙上1/3處，取中心點(diǎn)，用圓規(guī)畫一個(gè)直徑10 cm的圓形，正面畫完，在卡紙反面取同一個(gè)圓規(guī)扎的圓心，畫一個(gè)同樣大的圓形，然后再在正反面畫9 cm的同心圓，再畫8 cm的同心圓。如下圖1。

2.用量角器每隔15度，在最大圓上取點(diǎn)， 卡紙正反面圓上同取。如圖2。

3.按下圖3所示內(nèi)容畫好正面圖形，注意：正面的數(shù)字是順時(shí)針方向由小到大。

4.在卡紙反面按右上圖4畫好圖形，注意：反面數(shù)字是逆時(shí)針方向由小到大。

5.在長(zhǎng)方體泡沫正面1/4處畫一條橫線，再在長(zhǎng)方塊兩側(cè)面沿橫線處分別畫垂直線，再在長(zhǎng)方體兩側(cè)面的1/4那部分，從垂直線最上部，由上向下畫一條與垂直線有一個(gè)夾角的斜線，這個(gè)夾角就是當(dāng)?shù)氐木暥葦?shù)值沿著側(cè)面的斜線切下去，不要切到底，只切一半就可以了，然后把前面做好的日晷卡紙下部沿這個(gè)斜切面插入泡沫，取一根牙簽插入日晷中心當(dāng)做指針，這個(gè)日晷模型就做成了。

【學(xué)以致用】

清華大學(xué)校園中的日晷上銘刻著“行勝于言”，這是清華人的理念，更是中國(guó)人的價(jià)值觀。日晷由晷針和晷盤組成,晷針垂直于太陽視運(yùn)動(dòng)的軌道平面,上端指向北極星方向。在晷盤面上刻劃出12 個(gè)大格,每個(gè)大格代表兩個(gè)小時(shí),當(dāng)太陽光照在日晷上時(shí),晷針的影子就會(huì)投向晷盤面,以此來顯示時(shí)刻。據(jù)此回答1～3 題。

1.下圖中能夠正確表示北京時(shí)間12:00 的是

( )

A.甲 B.乙

C.丙 D.丁

2.夏至日晴天時(shí)日晷儀晷針影子的移動(dòng)方向是

( )

A.由西北逆時(shí)針轉(zhuǎn)向東北 B.由西北順時(shí)針轉(zhuǎn)向東北

C.由西南逆時(shí)針轉(zhuǎn)向東南 D.由西南順時(shí)針轉(zhuǎn)向東南

3.若圖示日晷儀晷盤與地面的夾角改為59°,則該日晷最可能放置的地點(diǎn)是

( )

A.廣州 B.上海

C.哈爾濱 D.漠河

2005年5月11日清華大學(xué)送給中國(guó)親民黨主席漢白玉日晷作為禮物。它由晷盤和晷針組成，晷盤正反兩面都有刻度，安放在石臺(tái)上，晷針安裝在晷盤中央與盤面垂直(如左下圖)。當(dāng)太陽移動(dòng)時(shí)，晷針在晷面的影子隨之變動(dòng)，古人以此來確定時(shí)間的變化。據(jù)此回答4,5題。

4.盤面與地平面的夾角α(α為銳角)和日晷所在地緯度θ的關(guān)系是

( )

A.α>θB.α<θ

C.α=θD.互余

5.該日晷晷盤上、下兩面均有刻度，一年中看晷盤下面刻度的時(shí)間是

( )

A.春分至夏至 B.夏至至秋分

C.夏至至冬至 D.秋分至春分

日晷是我國(guó)古代利用日影測(cè)得時(shí)刻的一種計(jì)時(shí)儀器，通常由銅制的指針、與指針垂直的石盤組成。其工作的原理是，將指針朝向北極星固定，通過觀察指針投影在石盤上的刻度來判斷時(shí)間。下圖為我國(guó)某地某日日晷影像照片。據(jù)此回答6,7題。

6.圖示時(shí)刻，太陽的方位為

( )

A.東北方向 B.西北方向

C.東南方向 D.西南方向

7.若圖中日晷指針與地平面的夾角為34.5°，日晷指針陰影與圖中虛線完全重合時(shí)北京時(shí)間為12：04，則日晷所在地的經(jīng)緯度為

( )

A.30.5°N,120°E B.39.5°N,116°E

C.34.5°N,119°E D.55.5°N,121°E

【參考答案及解析】

1.A 北京時(shí)間(120°E)為12：00時(shí)，北京(116°E)的地方時(shí)為11:44分，太陽位于正南偏東方向，日晷晷針針影指向西北方向，A正確。

2.D 夏至日北半球日出東北，正午時(shí)太陽位于正南方向，日落西北，因此針影移動(dòng)方向應(yīng)是由西南順時(shí)針轉(zhuǎn)向東南，D正確。

3.B 若圖示日晷儀晷盤與地面的夾角改為59°，則該地緯度應(yīng)為31°N，與上海所在緯度大致相當(dāng)，故選B。

4.D 晷針與晷盤垂直，在直角三角形里，兩個(gè)銳角互余。

5.D 從秋分到春分期間，太陽在天赤道的南側(cè)運(yùn)行，晷針的影子投向晷面的下方那一面，即看下面的刻度是從秋分到春分期間，D正確。

6.D 此時(shí)影子在日晷盤的上方那一面，時(shí)間是春分至秋分這一段，面向晷盤，左邊為東，右邊為西，影子在西北，太陽在東南。

山東省蒙陰縣第一中學(xué)山東省臨沂市教育科學(xué)研究中心)