手持日晷,行走在掌中的时间

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提起日晷,总容易让人将其与中国的四大发明混淆,想当然的以为日晷也是由中国发明的计时器。然而,根据英国科学家李约瑟的巨著《中国科学技术史》的论证,日晷在东方与西方的出现与发展是近乎并行的。而日晷运行的原理,也有基于圆锥截面的知识,因此也可以看作是希腊几何学的一种自然产物。

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今天就让我们一同探究属于欧洲的科学仪器——手持日晷

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关于日晷的起源与发展,对于东方与西方来说并不是完全割裂的。李约瑟的研究表明,耶稣教会的传教士曾把地平式日晷传入中国,同时也把在中国发现的简易赤道式日晷带回欧洲。

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也有另一种更为可靠的说法——在更早的时候,东方的日晷是通过阿拉伯人或犹太人之手传入欧洲。17世纪时,赤道式日晷在欧洲风行起来。如今这一类型的样品在剑桥惠普耳博物馆里至少存有25个。

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日晷,本义是指太阳的影子。现代的“日晷”指的是人类古代利用日影测得时刻的一种计时仪器,又称“日规”。其原理就是利用太阳的投影方向来测定并划分时刻,通常由晷针和晷面组成。

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利用日晷计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明,这项发明被人类沿用达几千年之久。

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狭义而言,日晷由一个平面(盘面)和将影子投影在平面上以指示时间的晷影器(gnomon)组成。晷针,就是在晷影器上指示时间的边缘线。晷针上的节点,还可以标记时间刻度。晷影器可以产生明显的阴影,使晷针得以标记时间。

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晷针可以是一根棍棒、金属线、或精心雕饰的小棒。使用时,晷针必须平行于地球的自转轴,这样才能保证整年的计时较为准确。而晷针与地平面的夹角就是其所在位置的地理纬度。

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日晷一般分为七种,分别是:地平式、赤道式、极地晷、垂直式日晷(立晷)、投影日晷、折叠式日晷、等高仪日晷。便携式日晷,顾名思义,是方便随身携带的日晷仪器,与我们常见的室外构筑物不同,这种小型日晷仪器常可纳入怀中,可谓是怀表的前身。下面为大家介绍几种经典的便携式日晷。

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通用赤道环形日晷(universal equinoctial ring dial),通常简称为环形日晷或环晷,是一种便于携带的环状日晷,在欧洲极为常见。据说是在1600年,由威廉·奥特雷德发明,并受到航海星盘的启发而设计制作。1610年,爱德华·赖特在通用环形日晷上又加装了磁罗盘,创造了海环。从此水手们可以通过海环确定时间与磁偏角。

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赤道环形日晷可以说是最简单的日晷形式,晷针只是一条用来成影的细针。使用时晷针需要与地球的自转轴相平行,且保证日晷中的子午线环上的一点指向正北方向。这种日晷的盘面也可以加上一个更复杂的中央短棒,来取代简单的细晷针。

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这种短棒有时会附加一组德式环,短棒的两个端点通过轴固定在德式环上使得其可以扭转。另外短棒上还附有穿孔的滑块,可以依据日期调整位置。

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在使用环形日晷时,首先旋转环晷,保证垂直式的圆环与子午圈方向一致,再旋转短棒,让阳光穿过滑块上的小孔落在赤道环上,此时根据影子的位置确定时间即可。使用完毕后,将赤道环和子午环折叠在一起,合一个小盘收好即可。

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折叠式日晷。一种便于携带的日晷,含有以绞链结合在一起的两个小晷面,通常会被折叠放入平整的小盒子里,以方便放在口袋中。它的晷针则是两晷面之间的带子,当带子被扯紧拉直时,两个晷面会互相垂直,一个面形成垂直式日晷,另一个面则形成为水平式日晷。

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折叠日晷中最考究的晷面通常由白色的象牙制作,并用来自中国的漆器工艺进行装饰,晷针则多用黑色的丝绸、亚麻或大麻纤维制成。

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18世纪早期的携带式日晷同样经典。据说是由在都柏林的一位数学仪器制造商Gabriel Stokes制造。它主要由黄铜制造,直径约8公分,晷盘有黄铜制作的保护翻盖,便于外出携带。在当时,这种日晷相对来说有较高的精确度,误差约为5分钟。

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等高仪日晷(Elevation sundial) ,同样具有较高的准确度,一般用于旅途导航以及天文学的应用。它主要由一个平坦的小圆环构成,圆环上有一个小把手,整体看仿佛表链上的小装饰物。

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使用时,借由把手将环悬吊起来,阳光会透过小孔在环的内侧投下阴影,经由环内的标示可以显示时间。然而这种日晷无法直接判断是上午还是下午。通常这个小孔还会被设置一片可以滑动的金属片,一来锁住小孔,而来可以调整时间。

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尽管现在人们已经有了更为方便精准的表具。在现代,美国的特种部队仍然喜欢利用刀片制作一个简易的日晷,以便在手表失效时仍能判断时间。

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下面让我们一同欣赏这些精妙的手持日晷

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对自然世界的细心观察,以及没有边际的人类智慧,再加上人类对机械一直以来的向往与着迷,使得无形的阳光也能被人们捕捉,做成时间的刻度装入口袋。此时此刻科学的魅力与机械的美感有没有让你沉醉?

本文部分内容 摘自网络 爱好者撰文

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