用于此法的日晷其实并不需要多先进 , 只要能找准日中时分就行了 。 我们现在常见的日晷是到南宋才明确有的 , 曾敏行在《独醒杂志》里详细记载了它的用法 。
此时上面的刻度已经变成了十二时辰 , 你别看它刻满了一圈 , 其实真正有用的只有白天这段时间 , 晚上的时刻都只是装饰 。 至于表盘嘛 , 这回就真是按赤道斜着放了 , 这叫赤道式日晷 。
近几百年来又出现了下面这种小型的赤道式罗盘日晷 , 可以按照当地纬度调整角度 , 始终保持晷面与赤道面平行 , 方便小巧 , 带到哪都能用 。
对比我们刚设想的秦汉日晷 , 后世的日晷有个很大的进步 , 就是把中间的表穿过了表盘 , 在背面也刻上了度数 , 这样就不需要游表也不需要反转 , 只要在春分到秋分时段看表盘上 , 秋分到次年春分看表盘下就行了 。 那春分和秋分这两天呢?没办法 , 日光正好照射在侧面 , 只能算是赤道式日晷的Bug了 。
不过还有种平着放的地平式日晷 , 晷针指向北天极 , 一年四季都能受阳光直射 。 其实按理来讲 , 这种地平式日晷应该比赤道式的出现的要早 , 隋代袁充曾发明过一个刻着十二时辰的短影平仪 , 就是一种地平日晷 。
但就像刚才讲的 , 如果表盘平着放了 , 测出的太阳地平经度变化就不均匀了 , 那刻度也就不均匀了 。 袁充把地平日晷和漏壶的数据相比较 , 就发现了两者数据相差悬殊 , 于是他就把这个发现上报朝廷 , 但他没有向着正确的方向前进 , 反而建议把原来均匀的漏刻也改成不均匀的 , 这不是一种倒退嘛!
这种不合理的改革当然会遭到人们的抵制 , 但同时 , 大家又把他的科学发现也搁置了 , 所以明末以前 , 中国一直都没有深入地探讨过地平日晷的问题 , 也很少用到 。
直到17世纪 , 耶稣会传教士才把欧洲的地平式日晷传入中国 。 对 , 你没听错 , 很多人总以为日晷只在中国有 , 其实西方也有 。 地球人都拥有同一个太阳 , 他们当然也会想到用日影计时 。
按照英国科学家李约瑟的论证 , 日晷在亚洲的发展是和西方并行的 。 只是西方的日晷通常是地平式的或者垂直式的 , 而中国则多是平行于赤道的 。 地平或垂直日晷的制作需要有许多关于投影几何学的知识 , 这正是古代中国的弱项 。
但对于需要复杂计算的地平或垂直日晷来说 , 赤道式日晷刻度均匀 , 看起来更加清晰直观 , 李约瑟也特别强调 , 赤道式日晷是所有日晷中最准确的一种 。 可以看到 , 在中国的宫殿、园林、庙宇中 , 永久性的日晷始终都是赤道式日晷的古老式样 , 而且这种式样在17世纪被带出国门后 , 甚至连欧洲都风行起来 。 所以还是那句话 , 大道至简 , 谁说简单的就不是最好的呢?
除了常见的日晷外 , 还有种性质类似的、造型奇特的仪器 , 看起来就像一口仰放着的锅 , 叫做仰仪 。 锅内壁上刻着赤道坐标网 , 锅口有一圈水槽用以校正水平 , 南端有两根十字相交的竿子 , 顶端托着一个位于半球中心的璇玑板 , 可以朝东西和南北转动 。
仰仪最精妙的就是这个璇玑板 , 中心有个小孔可以把太阳光投射到赤道坐标网上 , 而赤道边上又标出了时刻 , 所以就能直接读出时间了 。
看到这个小孔成像你是不是觉得很熟悉 , 是的 , 就跟我们上期说的景符一样(上期在这→《神奇的圭表!》) , 仰仪也是我们的大发明家郭守敬创制的 。 其实仰仪本来是用来测量天体球面座标的 , 最神奇的是 , 我们还能通过小孔非常清晰地看到日食过程 , 避免了肉眼对强烈太阳光的直接观测 , 是个很大的优点 。
可后来仰仪传到朝鲜和日本 , 那里的人们更突出了它的日晷性质 , 把中心的璇玑板直接取消 , 改成了尖顶的晷针 , 这样它就只能成为一个纯粹的日晷了 , 称为仰釜日晷 。
不过除此之外 , 其它部分还是跟仰仪一样 , 比如按照日影角度刻上的时辰刻度 , 比如按照日影长度刻上的二十四节气 , 还有外面这一圈写了天干地支的二十四个格子 。 诶 , 你可别以为这是二十四小时 , 这是我国传统的二十四方位 , 在很多天文仪器上都有 , 比如有些日晷里就会在里面再加一圈方位 。
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