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日晷怎麼做、怎麼看

日晷是用太陽的影子看時間的時鐘。把投影的晷針指向北極星的方向,影子不論季節,同一時刻都會落在同一條線上。這時晷針和地面的夾角等於當地的緯度,臺北是25.0度。下面整理最容易做的赤道式和水平式日晷的做法、4個地點的時刻線角度,以及日晷指著12點時時鐘的時刻(每月)。


日晷的原理

太陽看起來每小時移動15度,因為地球一天轉360度。不過,只把棒子垂直插在地上,影子的走法會隨季節改變。把晷針的尖端指向北極,也就是北極星的方向,影子的移動就不再隨季節變化。

所以做日晷時最重要的是當地的緯度。緯度不同,晷針的角度和時刻線的畫法都會不同。

最容易做的赤道式日晷

赤道式日晷是在圓形晷面的中心垂直插上晷針。時刻線只要從晷面中心每隔15度畫一條,分布和緯度無關。

從春分到秋分,影子落在晷面的上面。過了秋分,影子會落在晷面的下面。

水平式日晷的做法與時刻線角度

水平式日晷的晷面和地面平行。把三角形的晷針板對準正北立起來,讓它斜邊和晷面的夾角等於緯度。水平式的時刻線不是每15度一條,會隨緯度改變。從12點的線量起的角度,可以用三角函數 tan(角度)= sin(緯度)× tan(15度 × 離12點的小時數)計算。

臺北的11點和13點的線離12點的線6.5度,10點和14點的線13.7度。靠近12點時,每小時的間隔比15度窄,越接近早晚越寬。6點和18點的線和12點的線垂直。

水平式日晷的時刻線角度(單位:度,從12點的線量起,4個地點)
時刻臺北市臺中市高雄市香港
晷針25.024.122.622.3
11、13點6.56.35.95.8
10、14點13.713.312.512.3
9、15點22.922.221.020.8
8、16點36.235.333.733.3
7、17點57.756.855.154.7

日晷怎麼看、怎麼對準北方

12點的線要對準正北。晚上可以先找北極星:北極星位於正北方。白天的話,垂直立起的棒子影子在太陽通過子午線的那一刻,會指向正北。不過在北回歸線(北緯23.4度)以南,夏至前後正午的太陽會跑到天頂北邊,影子反而指向正南:高雄是6月6日到7月6日,香港是6月3日到7月9日。這段期間請改用北極星對準北方。

做自然科學習作時,可以每隔1小時在影子尖端做記號,寫下時鐘的時刻。隔天同一時刻,再看看影子是不是回到同一個位置。

日晷和時鐘的時間為什麼不一樣

日晷量的是當地的視太陽時,和時鐘的時間有兩個差別。一是經度:香港天文台說明,香港時間比格林尼治平時快8小時,每小時相當於經度15度,也就是東經120度的時刻,臺灣用的也是這個時區。子午線定義了本地太陽時的中午,也就是太陽每天經過子午線的時間。東經121.6度的臺北,太陽比東經120度早約6分鐘通過子午線,東經114.2度的香港則晚約23分鐘。

二是地球軌道不是圓形,地軸又是傾斜的,所以視太陽時並不均勻,日晷和時鐘的差會隨季節變化。因此臺北日晷指著12點時,時鐘的時刻在11月3日前後最早,是11:37,在2月11日前後最晚,是12:08。香港是12:07到12:38。

日晷指著12點時時鐘的時刻(2027年,每月15日)
月臺北市臺中市高雄市香港
1月12:0312:0612:0812:33
2月12:0812:1112:1312:38
3月12:0312:0612:0812:32
4月11:5411:5711:5912:24
5月11:5011:5411:5512:20
6月11:5411:5811:5912:24
7月12:0012:0312:0512:29
8月11:5812:0212:0312:28
9月11:4911:5311:5412:19
10月11:4011:4311:4512:09
11月11:3811:4211:4312:08
12月11:4911:5211:5412:18

出門看看影子怎麼走

Angel Step 只從「健康」讀取步數,不計算影子和時刻。先找好北方,再出門走一段路,看影子慢慢移動。

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