日晷影子的方向與太陽位置的變化（古人依靠太陽照射的影子計時）

2023-04-14 09:14:44 2

去年改編自馬伯庸小說的《長安十二時辰》隆重上映，影片中，有大量日晷的鏡頭，不難發現，在唐代這種日晷計時極為盛行。現在日晷在我們的生活中也比較常見，多在一些古代大院之內。

比如故宮內，喬家大院內等，都有這種類似於鐘錶一樣的計時工具，那麼日晷不用機械，不用電池，怎麼準確記錄時間呢？從日晷的錶盤上，我們可以發現，日晷上的刻度是中間指針的影子落上的，也就是說影子就相當於我們的鐘表指針。

當太陽升起來，隨著高度和方位的不同，影子的方位也不同，因為中間的指針是固定的，所以影子圍繞著中間的指針「轉動」，如此一來，就可以達到我們想要的效果。既然日晷是利用指針的影子來計時，那就得必須有太陽，如果遇到下雨天沒有太陽怎麼辦？

在我國古代，有關日晷最早的記錄是在周朝，周朝人們就已經習慣用日晷來計時，並且發明了其規則，即一天12個時辰，24個小時，並在日晷上詳細標明其刻度。

1897年，我國出土了現存最早的日晷，出土於自內蒙古自治區託克託，史料《漢書·律曆志》中曾寫司馬遷：乃定東西，主晷儀，下刻漏。說明在古代，日晷的製作需要專業的人士製作，並且要熟悉天幹地支等。

其實在國外，希臘人在很早也已經利用日晷計時，雖然和我國的日晷外形上有所區別，但是原理作用大同小異，畢竟我們共用一個太陽，外國人發現日晷計時也是情理之中。

英國科學家李約瑟在他的《中國科學技術史》一書中，就明確表明，日晷在世界的發展中，中國和西方是並行的。也就是說，我國古代人民也較早地掌握了先進的天文技術。

在一些現存的日晷中，雖然其錶盤上所繪的刻度有所不同，但大體上都非常相似，結構上，晷面都是傾斜於水平面，由晷面、晷針、刻度組成。相對來說，還是非常簡單的。

一般來說，日晷的晷面上是三個圓，最裡面的圓圈表示天幹地支，即：子、醜、寅等，中間標有12個時辰，外圈對應的「初」「正」兩格。這種日晷在古代較為複雜，實質上，在民間日晷中，只用來記錄一天的時間，不用來記錄節氣。

那些記錄節氣的日晷，多數是赤道式日晷，可以記錄春分秋分等，《周髀算經》中記載：故冬至日晷丈三尺五寸，夏至日晷尺六寸。冬至日晷長，夏至日晷短。

在一天中，當太陽照射到晷針上，影子就在相反的方向，我們在這個方向標上刻度，比如上午9時。隨著太陽的升起來，影子在不斷變短，下午影子又逐漸拉長，這也是為什麼要做成斜式的原因。

無論我們是在北半球還是南半球，影子的長度和方向都是在變化的，理論上來說，根據影子的方向和長度都可以計時，但是相對而言，用影子的方位計時顯得更為方便。

古代人們很早就發現，太陽的東升西落，一年內太陽的變化等，所以太陽是古人最好奇的天文現象之一，可以說，日晷是古代人們根據地球的自轉和公轉而發明的最簡單實用的計時工具。

但是，由於日晷的計時必須依靠太陽，所以當晚上來臨，或者下雨天來到，日晷就沒有用武之地了。下雨天需要「水鍾」等計時器，晚上可能就需要打更了。

漏壺

1968年，在我國河北出土了一個青銅漏壺，經過專家考證，這種漏壺往往都是三個在一起共同工作，壺壺相連，在最下面的壺裡，刻有刻度，用來計時。而且，這種刻度非常精確，比日晷更加地準確。

而且在漏壺的兩側，專家還發現了節流裝置，用來控制水的流速。不過這種漏壺因為做工簡單，而且都是青銅，極其容易被腐蝕，慢慢就變得不實用了。

漏刻

在漏壺的基礎上，經過原料和外觀的改進，漏刻的出現，彌補了計時器的不足，在古代，漏刻具有極其重要的軍事價值。《六韜·分兵》中就有：明告戰日，漏刻有時。漏刻是戰時計時工具，在徵戰中，幾時城門打開，幾時班師回朝，都有重要的時間根據。

在古代，漏刻慢慢成了民間的計時工具，朝廷開始在民間重要的關卡設置「譙樓」，用來專門給百姓計時用。同時也有防火防盜的作用，打更人會夜夜死守，保證不會出錯。在古代，這種在「譙樓」上班的人達20多人，他們往往各司其職，為銅壺保養，為銅壺保溫等。

東漢的科學家張衡，發現漏刻的級數越多，其記錄的時間越準確，所以張衡發明了多級漏刻，將晝夜的誤差穩定在40秒直到1657年，歐洲人發明了擺鐘，才將晝夜差縮短到20秒，我國漏刻領先時間計時足有1500多年。

水運儀象臺

在北宋，宰相蘇頌帶領百姓建造了更加高級的計時器，水運儀象臺，整個工程耗資五萬錢，這充分說明了我國古代對時間的重視。其原理和漏刻相似，只是用了更多級的漏刻，推動天文鐘和渾象儀，以達到報時的功能，可見我國古人的智慧。

隨著社會的發展，古代的日晷顯然不適用了，我們想知道時間，看看手機就可以知道。如今，日晷的身影只有在一些博物館或者旅遊景點才可以看到。

為了讓人們方便認識日晷，現代的人們在日晷的上面標上了阿拉伯數字，這樣更加容易理解日晷的原理，這在我們的小學自然課本中常常見到。

古代的人，囿於科技水平的限制，對天文現象雖然感興趣卻無法有更大的發現，如今我們有天文望遠鏡，想知道宇宙中的動態隨時都可以。

儘管如此，日晷的發明還是帶動了我國古代天文觀測的發展。相信在以後，我們會發現更加有趣的天文現象，發明出更加先進的科學儀器。