1、注意纸桶的位置不能再变了，那么明天上午竹签的影子再到你做的标记“9”上的时候，此时的时间就是9点。谁也不能整个白天守在这东西旁边做标记，所以你大概要花上几天的时间来做完所有的标记，以后就可以用它来代替手表计时了。通过上面简易日晷的制作，我们对日晷的工作原理有了一个大概的认识，当然真正的日晷要比这个复杂得多。要制作一个真正的日晷，还必须先了解一些天文学的知识。地球绕地轴自转，同时绕太阳公转。一天之内时间的变化是自转造成的，由于相对太阳来说地球是“斜着身子”旋转的，所以阳光的投影的变化也比较复杂。上面介绍的简易日晷之所以选用方便面的纸筒，是因为纸筒壁有一定的倾斜角度，阳光也是倾斜着照过来的，这样竹
2、签在纸筒壁上的影子就相对均匀一些。请注意观察你自己根据手表的时间作出的标记，这些标记之间的间距也不是绝对均匀的，能说明太阳运行的复杂性。真正的日晷主要有三种类型：赤道式、水平式（地平式）和垂直式这是一种赤道式日晷，我们在博物馆和古建筑群里看到的都是这种形式。之所以管它叫“赤道式”，是因为它的晷盘，就是那个有刻度的圆盘是与地球赤道面平行的，贯穿晷盘的指针与地轴平行并且指向正北。这样就消除了因为地球斜着身子造成的，指针的投影运动的不均匀性，所以它的刻度盘跟现代钟表盘一样，刻度是均匀的。另外请注意晷盘两面都有刻度，春分到秋分，即3月21日到9月22日期间从正面读数，秋分到春分半年从背面读数。这是一种
3、地平式日晷，图上右面的部分是经过艺术处理的，既是城市雕塑又是一座巨大的日晷，刻度刻在地面。这种日晷的刻度就是不均匀的，而且随纬度而变化，即不同纬度地区的地平式日晷不能通用。这墙壁上的是一种垂直式日晷，可以看出它的刻度也是不均匀的，而且日晷的表面朝向不同，刻度就要发生相应的变化。这种日晷在不同纬度地区之间也是不能通用的。自己动手制作一个能够精确计时的日晷难吗？知道了原理之后就不难！下面我们分别制作这三种不同的日晷。首先制作赤道式日晷。使用的材料：一个鞋盒和一些白纸，一根竹签（烤肉串上的打磨一下），另外需要一些胶水或双面胶带。需要的工具：剪刀、壁纸刀、圆规、指南针、水平仪、带量角器的三角尺和一支笔
4、。首先把鞋盒的外表面粘上白纸，无他，为了美观。盒盖边沿剪去，变成一张纸板，外面也用白纸糊起来。沿鞋盒的长边画一条中心线，距边沿1/3的位置画一条垂直线，注意垂直线要延长到两个侧面。在鞋盒盖子现在已经成为一张白纸板了上面如此作图。就是找圆心，用圆规画2个同心圆，通过圆心画水平线和垂直线。大圆下面的弧线是用三角板上的弧线工具画的，弧线以外的部分将来要剪掉。下面是完整的日晷晷盘图样，首先在通过圆心的水平线和垂直线上找出标志性的刻度，最右面是6点，最左面是18点，最下面是12点，最上面是0点，其它时刻用圆规均分得来。注意这是晷盘的正面，时间刻度沿顺时针方向由小到大，且间距均匀，与机械时钟表盘唯一的区别
5、是，这是24小时刻度的，当然夜晚的时间不必标记，因为晚上是看不到太阳的！下面是晷盘的反面图样，与正面的区别就是时间刻度沿逆时针方向由小到大。晷盘的两面都画好后，沿边缘剪掉多余的部分，再把竹签从圆心处穿过，如此日晷的主要部分晷盘就制作完毕了。下面我们来制作日晷的基座。在纸盒子侧面事先画好的垂线那里用量角器量出一个42.4度的角，这是沈阳市的纬度。您家的纬度是多少，这个角就画成多少。纬度可以在地图上查，在网络上搜索，也可以用手机或汽车上的GPS导航仪测量。下面是一些城市的纬度：上海，北纬31度11分；南京，32度4分；杭州，30度15分；长沙，28度12分；重庆29度12分；成都，30度40分；福
6、州26度5分；广州23度15分；昆明25度4分；北京39度55分；天津39度8分；青岛36度4分；西安34度15分；乌鲁木齐44度46分；拉萨28度40分；沿着纸盒表面的线切一刀，再沿着侧面刚画好的斜线下切2厘米左右，总体效果相当于斜着在纸盒上“切”了一刀。把晷盘下端插进基座的切口，这样晷盘跟垂直面的夹角就是42.4度，也就是沈阳的纬度，跟水平面的夹角是（90-42.4）度。将竹签插进晷盘的圆心，上端和下端留出同样的长度，用三角板校正，使竹签与晷盘面垂直。这根竹签正式的称呼叫“晷针”。到这里一台赤道式日晷就算完工了！当然要想让它正确地指示时间，还需要再费点周折。日晷的方向要冲正北，如图指南针的
7、磁针与日晷基座上的中心线平行，指向正北。需要指出的是，指南针并不是指向正南正北，指南针的方向与正南正北的方向之间有个夹角，叫磁偏角，例如沈阳的磁偏角为7度44分。而且不同地区的磁偏角大小也不尽相同，在精度要求高的场合，磁偏角要考虑进去。因为我们做的这个东西精度并不是很高，因此磁偏角的影响可以忽略不计。用水平仪使基座水平。经过方向与水平的调整，我们亲手制作的赤道式日晷终于可以工作了！现在它的晷盘与地球赤道平行，晷针与地轴平行且指向正北。这样一来，一天当中晷针在阳光下投射的影子，可以看做是在晷盘上匀速转动， 从而方便我们计时。下面的日晷显示的时间为13点多一点。需要说明的是，日晷上得到的时间是当地
8、时间，准确点说是当地太阳时间，与我们普遍使用的北京时间有些差距（假如您不在北京居住）。而且太阳和地球的运动也不是严格按照几何学的描述，因此好一点的日晷上面都有一个时间修正表格，用来参照得出更加准确的时间。对于我们一般人来说，不必对这个问题深究。有一个简便的修正时间的法子，就是在保证晷针指向和晷盘倾斜角度都不变的情况下，转动晷盘，使日晷的指示时间与您的手表显示的时间相同，这样您就拥有一个真正可以当成钟表用的日晷了！ 我们第二个要制作的是水平式日晷，或者叫地平式日晷。这种日晷制作过程相对简单，但是需要一些稍微复杂的计算。第一步是画出晷盘图样。因为这种日晷的晷盘是水平的，不像赤道式那样与赤道平行，因
9、此不同时刻的间距是不同的。如下图：先用圆规画一个大圆，通过圆心作水平线和垂直线。标志性的时间刻度为，最左侧18点，右侧6点，最下方12点。假设某一时间刻度，比方说13点，与12点之间的夹角为 ，太阳时角为t，当地纬度角为 。太阳时角是这样定义的，太阳一天24小时运行360度，因此每一小时运行15度。设定正午12点的时候太阳时角为0度，因此13点的时角则是15度，14点30度，15点45度，以此类推。这三个角度之间有个三角函数关系： tan =tan t *sin ，我们将t=15度，30度，45度带入，通过求反正切函数，就能得到13点，14点，15点时刻所对应的角度 。12点另一侧的11点，1
10、0点，9点与12点之间的角度也符合上面公式，只是角度方向相反。沈阳的纬度 =42.4度为已知，下面是我求出的当地水平式日晷的各时刻角度：5/19 6/18 7/17 8/16 9/15 10/14 11/13 12 （时间）t 105 90 75 60 45 30 15 0 （太阳时角） 111.7 90 68.3 49.4 34.0 21.3 10.2 0 （各时刻对应的角度） 计算这些数据需要一个科学计算器，或者使用WINDOWS自带的计算器，在“开始”-“程序”里面选择“计算器”，计算器“查看”选项里面选择“科学型”，就能够使用了。下面是我用量角器和直尺按照上述表格画出的水平式日晷的晷盘
11、图样，能够明显看出时间刻度不是均匀的。下面我们来制作这个日晷的晷针。如下图，将A4纸折叠，在上面画一个直角三角形，底边与斜边的夹角为当地的纬度，我用的是沈阳的纬度42.4度。不错，水平式日晷的晷针一般不是一根竹签那种的针形，而是利用这种三角形的斜边，如此晷针倾斜的角度很好掌握。用剪刀沿线剪下，注意标有“留边”的那条边要稍微多留出一点，为了用胶水粘接方便。晷针粘接好后，这个日晷就算完成了。利用指南针使日晷对准正北方向，此时三角形晷针的斜边与地轴平行。当有阳光直射下来的时候，就可以读时间了。读数的时候以晷针斜边的阴影为准，上图为13点多。其实这种日晷的制作非常简单，唯一的难点就是晷盘刻度的计算部分
12、。如果你不会计算，又不怕麻烦的话，可以这样：先画好圆，确定圆心和过圆心的垂线，然后粘上晷针，摆正方向，手里拿块手表，每到正点的时候用铅笔标上，这样花上一整天的功夫，也可以得到一个计时精确的地平式日晷了。而且这样确定的晷盘有个好处， 就是读出的时间是北京时间，可以当真正的钟表使用。地平式日晷可能是人类最早发明的日晷，因为它跟地上插根竹竿看日影那种原始的计时方式最接近，第一种赤道式日晷则应该是人类了解了太阳运动规律之后的产物了。最后我们再来做一个面向南方的垂直式日晷。如下图，因为晷盘面与地面垂直，面向南方，因此东方是18点，西方是6点。同样设当地纬度为，太阳时角为t，某一时刻与圆心的连线跟正午12
13、点的连线夹角为 ，则这三个角度之间的关系为：tan=tant*cos我们同样使用沈阳的纬度 =42.4度，下面是计算出的结果：60 70.1 36.4 23.1 11.2 根据上面的计算结果，用直尺和量角器画出完整的晷盘。下面制作晷针。注意晷盘是垂直的，因此三角形的晷针与垂直面结合的一边要留出粘贴用的边，此边相对的一角角度为当地纬度。三角形里面还画了个浅浅的弧线，将来要按次弧线剪下，为的是给晷针增加些美感。剪好的晷针。根据三角关系，标注的角度是当地纬度的余角。完成的南向垂直式日晷，利用磁针使晷盘面朝向正南。为了把晷盘画精确一些、清楚一些， 结果它比鞋盒大了，很不美观，呵呵。晷针也有些大，象老外的长鼻子，很丑。把它放在阳光下读取时间。因为北半球的房屋一般都是朝南的，因此这种南向垂直式日晷可以直接刻在正面的墙壁上，即方便人们出入的时候看世界，也不占空间，因此这种日晷恐怕是古代最受欢迎的日晷了。同样也可以不经过计算，用现代的计时工具来确定晷盘的刻度，如今谁家墙壁上刻这样一个东西，绝对吸引眼球。日晷的种类还有许多，在文章的最后，我们简单介绍一些。投影式日晷：书卷式极向日晷：半圆柱型日晷：双环垂直式日晷：赤道环式日晷：球体日晷：子午式日晷：
