怎么用日晷看时间?
可以,只要不考虑真太阳时和平太阳时的差异。
想必楼主也见过日晷,所有的日晷都是倾斜的,为何?这是为了使日晷的盘面对准天赤道,使日晷影子的方向可以准确地代表太阳时角。而我们计时的基础,就是太阳的时角(真太阳时定义)。所以不论一年365天,只要严格将盘面对准所在地点天赤道的日晷,就能够准确测定真太阳时,无需任何调准。
但是,真太阳时和我们所用的时间,还是有一定差异的。其原因在于:
1.地球轨道的偏心率→地球公转速度不同→太阳每天运动速度不同
2.地球自转轴的倾角→太阳赤纬不同→每天运动相同距离在天赤道上投影距离不同
因为这两个原因的影响,每个真太阳日的长短是不相等的,这在现代生产生活中会带来严重的问题。故人类定义了一个平太阳(1.每年和真太阳同时过春分秋分点 2.沿天赤道匀速运动),并以其时角来计算时间。
如果使用我们熟悉的平太阳时,每天在相同的时间记录太阳的位置,就会得到一个“8”型的轨迹。当然,这一点日晷和时间的误差,算不到日晷身上。而是人类生产力提高后,对于历法进行的修正和优化。
注1:每年有半年时间,其实得通过日晷背面的影子才能读出时间
注2:一天之内太阳略微赤纬的变化,不影响时角测定的准确性。
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PS 原来编辑了挺长的一段回答,但写着写着发现原答案的错误,可能其他网友思考不周也会出现同样的错误,就不删了,以免其他朋友重蹈覆辙。
错误观点:只有在南北两极,日晷才能够和严格测定时间
错误原因:地平坐标系的极点确实是在天顶/天顶无疑。但日晷利用调整盘面的方法,影子的针的方位能够代表时角。但我在回答中,潜意识里把日晷水平放了(顺便感慨一下古人的智慧~一个能让现代这样有一定段位爱好者犯错的问题,他们用一个简单的方法完美的化解了)。
方位角来源于地平坐标系,而平太阳时来源于时角坐标系。显而易见,只有当两套坐标系能够完全等价时,太阳方位角才能完全等价于时角,日晷测定太阳的角度才能分毫无差。地平坐标系的极点是天顶/天底,天球坐标系的坐标系的极点是北天极/南天极。只有在南北两极,这两个不同的坐标系才能够完全重合。
下面是一张北极点观测到太阳周日运动轨迹的示意图,可以看到太阳是沿着与地平圈平行的轨迹转圈圈的。这时候只要测定影子的方位角,其相对的太阳方位角除以15°/h就能够得到准确的时间。
但是,随着纬度的降低,这两个坐标系的差距就会越来越大。我们举一个极端情况,赤道地区两分日(不考虑一日内太阳赤纬变化)。从早上6时开始,太阳从正东升起,沿着垂直地平线的方向直到天顶,随后沿着继续以相同的运动方向直到正西方落下?影子会怎么运动呢?从日出到正午,影子都指向正西,从正午到日落,影子的都指向正东。如果这时要通过影子强行推算时间,只会得出:“正午以前,都是六点。正午以后,都是18点“的可笑结论(依然基于水平放日晷的观点)。
另外,我们所见到的日晷,都是倾斜的,(到这里忽然发现,赤道如果有日晷,必定的是垂直放的!自然就写不下去了)