馆区湖的东南岸边有座日晷,它是古代人类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(表)和晷面(带刻度的表座)组成。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。
文献记载人类使用日晷的时间非常久远,古巴比伦人在远古时代的6000年前就开始使用了,中国是在3000年前的周朝。中国最早的可靠记载是《隋书•天文志》。
日晷不但能显示一天之内的时刻,还能显示节气和月份。当然它的缺点也是显而易见的,笨重而且看不到阳光的时候不能用,比方阴天和晚上。
日晷工作原理:
在一天中,被太阳照射到的物体投下的影子在不断地改变着:
第一是影子的长短在改变。早晨的影子最长,随着时间的推移,影子逐渐变短,一过中午它又重新变长;
第二是影子的方向在改变。在北回归线以北的地方,早晨的影子在西方,中午的影子在北方,傍晚的影子在东方。从原理上来说,根据影子的长度或方向都可以计时,但根据影子的方向来计时更方便一些。故通常都是以影子的方位计时。 随着时间的推移,晷针上的影子慢慢地由西向东移动。移动着的晷针影子好像是现代钟表的指针,晷面则是钟表的表面,以此来显示时刻。
早晨,影子投向盘面西端的卯时附近;当太阳达正南最高位置(上中天)时,针影位于正北(下)方,指示着当地的午时正时刻。午后,太阳西移,日影东斜,依次指向未、申、酉各个时辰。
提醒注意:使用日晷,无论是何种形式都有一根指时针(Gnomon),这根指时针与地平面的夹角必须与当地的地理纬度相同,并且正确的指向北极星,也就是都有一根与地球自转轴平行的指针。观察这根指针在指定区域内的投影,就能确定时间。
由于日晷必须依赖日照,不能用于阴天和黑夜。因此,单用日晷来计时是不够的,还需要其他种类的计时器,如水钟,来与之相配。
春分到秋分期间,太阳总是在天赤道的北侧运行,晷针的影子投向晷面上方;从秋分到春分期间,太阳在天赤道的南侧运行,晷针的影子投向晷面的下方。所以在春分以后看晷盘的上面;秋分以后看晷盘的下面。