日晷[古代計時儀器]:日晷，本義是指太陽的影子。現代的“日晷”指的是人類 -百科知識中文網

簡介

日晷有兩層含義，一般指的是第2個含義。

(1)“日”指“太陽”，“晷”表示“影子”，“日晷”的意思為“太陽的影子”。

(2)利用太陽投射的影子來測定時刻的裝置，又稱“日規”。

日晷通常由銅製的指針和石制的圓盤組成。銅製的指針叫做“ 晷針”，垂直地穿過圓盤中心，起著圭表中立竿的作用，因此，晷針又叫“ 表”；石制的圓盤叫做“ 晷面”，安放在石台上，呈南高北低，使晷面平行於天赤道面，這樣，晷針的上端正好指向北天極，下端正好指向南天極。

晷面兩面都有刻度，分子、醜、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二時辰，每個時辰又等分為“時初”、“時正”，這正是一日24小時。絕大部分的日晷顯示的都是視太陽時，有些在設計上作了變更，可以顯示標準時或是日光節約時間。

人類使用日晷的歷史非常遙遠，古巴比倫在遠古時期的6000年前就開始使用了，中國是在3000多年前的周朝。

日晷不但能顯示一天之內的時刻，還能顯示節氣和月份。當然它的缺點也是顯而易見的，笨重而且看不到陽光的時候不能用，比如陰天和晚上。

這項發明被人類所用達幾千年之久，直至1270年在義大利和德國才現早期的機械鐘，而中國則在1601年明代萬曆皇帝才得到二架外國的自鳴鐘，清代時雖有很多進口和自製的鐘表，但都為王宮貴府所用，一般平民百姓還是看天曉時。

工作原理

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：

第一是影子的長短在改變。早晨的影子最長，隨著時間的推移，影子逐漸變短，一過中午它又重新變長；

第二是影子的方向在改變。在北回歸線以北的地方，早晨的影子在西方，中午的影子在北方，傍晚的影子在東方。從原理上來說，根據影子的長度或方向都可以計時，但根據影子的方向來計時更方便一些。故通常都是以影子的方位計時。隨著時間的推移，晷針上的影子慢慢地由西向東移動。移動著的晷針影子好像是現代鐘錶的指針，晷面則是鐘錶的表面，以此來顯示時刻。

早晨，影子投向盤面西端的卯時附近；當太陽達正南最高位置（上中天）時，針影位於正北（下）方，指示著當地的午時正時刻。午後，太陽西移，日影東斜，依次指向未、申、酉各個時辰。

分類

日晷依晷面所放位置、擺放角度、使用地區的不同，日晷可分成地平式、赤道式、子午式、卯酉式、立晷等多種，套用範圍也不盡相同。

按晷面的擺放角度，可分為：地平式、垂直式、赤道式。

地平式日晷

亦稱水平式日晷（The Horizontal SundialE），地平日晷的晷面必須嚴格水平，晷面和晷針之間的夾角就是當地的地理緯度。晷面刻度需要利用三角函式計算才能確定。適合低緯度的使用。

由於日晷的產生是從觀察陽光下豎直物體影子的方向變化而開始的，因此最早的日晷可能是地平式日晷。但它必須在使用其他計時工具進行精確計時的條件下，根據表影隨時間變化的實際情況來進行刻劃，這顯然是不方便的，但如果採用均勻刻劃的方法又會帶來相當大的計時誤差。這是地平式日晷重大的缺陷。地平日晷製造容易，安裝簡便，除了把它作為一般的測時工具外，常常在城市廣場、花園、道路、小區、寺堂、學校、碼頭和遊覽點等都可看到它的蹤影，顯得非常別致和美觀。

赤道式日晷

赤道式日晷（The ERquatorial Sundial）的晷面為赤道面，依照使用地的緯度，使赤道式日晷的晷面平行於赤道面。晷盤上的刻度是等分的，夏季和冬季軸投影在晷盤上的影子會分在晷盤的北面和南面。適合中低緯度地區使用。若將晷盤改為圓環則稱為赤道式羅盤日晷。

赤道式日晷亦稱斜晷。赤道式日晷是日晷世界中最重要和最常見的，也是中國古代最經典和傳統的天文觀測儀器。

赤道式日晷的明確記載初見於南宋曾敏行《獨醒雜誌》卷二中提到的晷影圖，但晷盤是木製的。後世改用石質晷盤，金屬晷針。北京故宮等處保存的都是清代製造的石質赤道式日晷。

清朝的赤道式日晷側面視圖	赤道式日晷側面視圖	赤道式日晷正面視圖
清朝的赤道式日晷

極地晷

極地晷（The polar Dial）晷盤與晷針平行，即晷盤與地平面的夾角和地理緯度相同，並朝向正北。時間的刻畫可以用簡單的幾何圖來處理，投影的時間線是平行的線條。適合各種不同的緯度使用。

垂直式日晷

亦稱立晷。它是晷盤面垂直於地平面刻度盤面採用垂直方向的日晷。歐洲的英國、法國、德國、義大利、奧地利等國，在一些古代和現代華麗的中層建築的向南和向北(東西方向)以及向東和向西(南北方向)的牆上，附建有各種不同色調、大小和風格相異的日晷雕塑。

垂直式日晷有標準向南、向北和向東、向西四個面，可分為三種：“垂直向南日晷”、“垂直向北日晷”和“垂直向東和向西日晷”。

垂直向南日晷（Vertical Direct South Dial）刻度盤面朝向正南且垂直地面的日晷。這一種日晷較適合在中緯度（30～70）使用。

東或西向垂直式（Vertical Direct East or West）刻度盤面朝向正東或正西且垂直地面的日晷。這一種日晷只能在上半日（東向）或下半日（西向）使用，但全球各緯度都適用。

投影日晷

投影日晷不設定指時針，僅在地平面依地理緯度的不同繪製不同扁率的橢圓，在其上刻劃時間線，並將長軸指向正東西方向，短軸指向南北向並刻上日期，指示立竿測量時刻的正確位置。

摺疊式日晷

一種便於攜帶的日晷稱為摺疊式日晷，含有以絞鏈結合在一起的兩個小晷面，通常會摺疊起來放在平整的小盒子內，以方便放在口袋中。晷針則是在兩晷面之間的帶子，當帶子被扯緊拉直時，兩個晷面會互相垂直，一個面形成垂直式日晷，另一個面則是水平式的日晷。

讓兩個晷面以不同的角度結合(會產生不同的投影)，摺疊式日晷便可以自行調整。當兩晷面顯示出相同的時間，而且絞鏈是水平的，摺疊式日晷指示的是當地的視太陽時。另外，當絞鏈朝向北方(在北半球時)，摺疊式日晷被鏇轉了一個角度，晷針才能與地球的自轉軸平行，則當正午、日出與日落時，摺疊式日晷的時間不會受到緯度改變的影響，但是在早上9點和下午3點，緯度每偏差1度，在兩個晷面上的時間便會相差4分鐘(肇因於日晷在錯誤的緯度上)。

摺疊式日晷可以像指南針一樣來使用，甚至可以測量緯度。有些摺疊式日晷附有小的鉛錘和分度器來讀取正確的緯度；也有些附有指南針，可以測量地理上的特徵。在古代，大型的(1公尺以上的)摺疊式日晷曾經被用於航海上。

等高儀日晷

等高儀日晷(Elevation sundial)可以顯示正確的日期，是使用在導航與天文學上的日晷。在設計上是一個平坦的小圓環，有一個小把手，或是像表鏈上的飾物，還是小裝飾。當以把手將環懸吊起來時，小孔會在環的內側投下陰影，經由環內的標示可以顯示時間，但在測量時，使用者必須知道是上午還是下午。通常這個小孔被設定在一片可以滑動和鎖住，用來調整日期的金屬片上。