漫谈“日晷”

王洪鹏

如今，人们可以利用手机或钟表等查看时间，根据时间规划学习和生活。然而，在没有钟表等记录时间工具的古代，古人如何确定时间？

古人通过对自然现象的观察，逐渐发现太阳每天东升西落，物体影子的长度随着光线的变化而变化，这一发现使人们意识到日影与时间之间有着某种联系。于是，古人利用日光照射物体时投射的影子的长短来测量白天的长度，并发明了计时工具——日晷。

英国著名科技史专家李约瑟曾表示，在所有天文仪器中，最古老的是一种构造简单、直立在地上的竿子，至少在中国可以说是如此。在地上插一根竿子，当太阳东升西落时，竿子投射的影子也随之改变方向和长短，竿子投射在地面的影子就被称为日晷。

早在春秋时代，我国就有关于日晷的文献记载。在埃及、希腊和罗马等文明古国，也都有使用日晷计时的记录。公元前15世纪，在埃及卡纳克的太阳神神庙前，人们建造了一座高达29米的高塔，根据塔影的长短变化分辨时间。

当然，由于自然环境及文化传统的差异，不同国家的日晷类型也各不相同。日晷可分为赤道式日晷、水平式日晷、等高仪日晷、地球仪式日晷、反射日晷等。中国古代采用特有的赤道式日晷，欧洲则采用地平式日晷，并于明朝末年由传教士利玛窦传入中国。

赤道式日晷由晷针和晷面组成，只要适当调整晷针的倾斜角度，使其与地球的自转轴平行，便可在不同的纬度使用。赤道式日晷的铜制指针垂直穿过圆盘中心，称“晷针”。圆盘被称为“晷面”，呈南高北低，平行于赤道面。这样，晷针的上端指向北天极，下端指向南天极。在晷面的正反面刻有“子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥”12个大格，每大格代表兩个小时。

当太阳光照在日晷上时，晷针的影子就会投向晷面。当太阳由东向西移动时，晷针的影子由西向东移动。每年春分以后，阳光照射在日晷的正面，指针的影子位于表盘正面。每年秋分以后，阳光照射在日晷的背面，晷针的影子则出现在表盘背面。

此外，我们还可以利用日晷确定南、北方向。我国地处北半球，早晨日在东、影在西，傍晚日在西、影在东，只要找出早晨和傍晚影长相等的两个端点，它们的连线就是东西方向，连线的中点与表盘底的连线就是南北方向。人们利用日晷确定南北方向，修建出冬暖夏凉的房屋。我国传统房屋坐北朝南，冬季背风朝阳，夏季迎风纳凉，“向阳门第春光好”得以真正实现。

遗憾的是，日晷计时只能在有阳光的时候进行，而且只能精确到时辰。如果遇上多云、阴雨天或是在晚上就不能使用了。日晷是固定的，笨重难以移动，使用不方便。随着科技的发展，古人又研制了可以记录时、刻、分的水运仪象台。

科学竞答

唐代诗人王贞白在《白鹿洞》这首诗中写下“读书不觉已春深，一寸光阴一寸金”的诗句，这是“一寸光阴”最早的出处。你们知道“一寸光阴”究竟代表多长时间吗？

解析：

汉唐以后，诗词歌赋中开始出现“寸阴”“寸晷”“光阴”等词语，“寸晷”本来指一寸长的影子，后来借指时间。“一寸光阴”就是晷盘上晷针影子移动一寸距离需要的时间。

（作者系中国科技馆副研究员）