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主题:【原创】时钟的故事(1) -- 安德的游戏

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家园 【原创】时钟的故事(1)

回想起来,在上小学的时候,当时手表还是一件很奢侈的东西,不可能被上小学的小屁孩儿所拥有。放学以后在外面玩儿,总得有个点儿回家,怎么知道到什么时候回去既不会太早,以至于闲的无聊或者被早早抓住写作业,也不会因为太晚而被父母骂?怎么能够刚好在爸妈做好晚饭前回到家里?按我们当时普遍采用的一种策略,就叫做“玩儿到天黑”。这当然不能算是一种很好的计时方式,冬天和夏天差异也很大,所以常常估计地不够精确。而且更深层的原因是因为天黑了就没有什么适合的户外活动了。

不过这至少说明了,不需要什么太深奥的知识,连小学生都可以理解,太阳的位置是可以当作判断时间的依据的。这对于比较粗略的进行时间估计,就已经足够了,而且不需要任何辅助工具。农民也是“日出而作,日落而息”。到晌午什么时候该歇一歇,也是“看日头”。

古代的人们,正是利用了太阳周期性升落这一特点,造出了造出了最早的计时装置。而且他们还发现太阳的运动是匀速的(这主要是因为地球的自传是匀速的关系),所以可以对一天的时间进行均匀的划分。这种计时装置,就是叫做:

日晷

点看全图

这是我大学的校园中比较著名一处景点。我在学校的时候,中间那根叫做晷针的棍子还没有补上去。这种日晷,叫做赤道式日晷。它的特点是,晷针与地球的自转轴平行,而晷面平行与赤道面。因为地球是匀速转动,所以晷面上的刻度是均匀的。赤道式日晷可以做到相对准确地计时,不过还是要经过调整,比如说,根据不同纬度,要调整晷针的倾角,根据在同一时区的不同经度,要旋转晷面的刻度,以配合不同经度太阳倾角的不同。但即使是这样,误差最大还有可能达到15分钟,这是因为日晷给出的是真太阳时,而我们真正使用得时间时平太阳时。另外,这种日晷还有一个缺点,就是在春秋分附近时,日光平行于盘面,使得影子很淡或消失,读不出时间。

一种经过改进的日晷,叫做庭院式日晷,其实就是把晷面放平到平行于地面。这样一年四季都可以得到清晰的投影,不过晷面的刻度就变成不是均匀的。另外,这种日晷还可以根据太阳高度角四季的变化,根据晷针尖端的投影位置读出日期。

当然,不管怎么样,日晷要能看时间,一定要有太阳才行。遇到晚上或者阴天下雨,就没办法了。这实在是一个很大的局限。就算在我这里号称阳光灿烂的加州,还有一个月下了21天雨的雨季。不过再怎么说,在其他计时装置出现之前,日晷还是最准确的,而且无愧于是古代的伟大发明。

关键词(Tags): #时钟#日晷元宝推荐:不爱吱声,爱莲,水风,海天, 通宝推:蚂蚁不爱搬家,

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家园 期待继续

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家园 长知识!
家园 跟一个图

这是我在捷克小镇Czesky Krumlov的城堡拍到的一个日晷。

看起来比圆盘的更复杂一些。

点看全图

外链图片需谨慎,可能会被源头改

家园 花一个,这个叫垂直式日晷

在北半球通常是在面向南方的墙上。缺点是只有墙面被阳光照到的时候才能指示时间。弥补的方法是在建筑的四面墙上各放置一个,这样就可以一年四季用了。

家园 建筑的四面墙各放一个?

北半球所有能照到阳光的南墙应该从早到晚都有太阳吧?

至少北面墙应该是不用,就算放了也照不到

家园 俺们学校也有,好像小点
家园 北墙上的不一定要,不过...

在北半球的夏天,尤其是高纬度,早晚的时候太阳是在东偏北或者西偏北的位置。所以北面的墙也能照到阳光。

家园 补充一点

日晷工作的关键是晷针平行于地轴。至于晷面倒是无所谓了。从图上可以看到,晷针是倾斜向下的。而且看起来墙面不是正面向南,而是南偏东,这从晷针与墙面的夹角可以看出来。这也导致晷面上的刻度是不对称的。另外那些横向的橙色线条,就是指示日期的。从这里我们可以看出来,这张照片是四月底或者八月底某日下午两点左右拍的。不知是否可以证实?

家园 前面说的确实不严密

北极圈内地区极昼出现时,太阳是可以从北面照过来的。

还有北回归线以南地区,在春分到秋分期间是有可能存在太阳在北边的情形。

但我想对于北回归线和北极圈之间的广大地区,只要墙朝着正南,那么只要一面墙有日晷就够了,如果不是正南,也只需要偏南一侧的两面墙上装日晷。

家园 呵呵 果然聪明

确实是8月底去的,不过时间稍微有个小差,捷克是有夏时制的,当时的时间是三点。

家园 有个疑问

为什么晷针要和地轴平行? 我想只要在每天的每个整点时刻把晷针所在影子的位置表一个记号,一年下来不就获得了一个完整的标记图,这中间就算没有和地轴平行,应该也不要紧吧?

家园 这是因为地球的转动导致影子的变化,简单地说,就是......

因为地球是匀速转动,所以不管太阳高度角是多少(或者说不管四季变化),晷针和地轴平行时,影子就会绕晷针均匀转动。这样一年四季同一时间晷针尖端的影子的位置是一条直线。有了这个特性,晷盘上的刻度也好画也好读。

家园 补课了,花
家园 TH人?花一个
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