日晷｜赤道式｜附指南针｜黄铜｜2010年
系列 日晷
作者：Sílvio Pereira
- 赤道式（或称赤道面式）袖珍日晷；
- 制造商：不详
- 材质：黄铜。
- 尺寸：直径47.0毫米；厚度19.7毫米
- 重量：101.26克；
- 描述：由两部分组成：第一部分为带晷针和时刻刻度的指南针；第二部分为世界时间显示。两部分合在一起时，日晷即呈闭合状态。
- 使用方法：将日晷放在水平处。将指南针校准指向北方。打开晷针，直至其与日晷垂直。晷针尖端（箭头所在处）投射在日晷时刻刻度上的影子即指示时间。
注 -日晷显示的是太阳时，可能与实际时间不同。日晷背面（最后一张照片）的时差表列出了太阳时与实际时间之间相差的分钟数。字母“F”表示需将钟表调快；“S”则表示调慢。
什么是赤道式（或称赤道面式）日晷，它如何运作
La Punta天文公园（阿根廷）的赤道式日晷
所有日晷都基于太阳在其视周日路径中运动的规律性——这反映了地球的自转运动；同时也基于太阳年周期的规律性。
在这一类（赤道式）日晷中，我们有：
所谓指示器（即晷针）：
· 与地轴平行；
· 位于当地的子午面内；
· 与地平面所成的角度等于其所在地的纬度。
所谓晷面，即影子投射之处：
· 为平面，且与指示器垂直；
· 因此与天赤道平行，这一类型 日晷的名称即由此而来。
寻找子午面的方向
为了确定当地子午面的方向以便安置晷针，首先要确定子午线，即当地的南北方向。
此外，子午线还与太阳经过当地子午面时晷针所投下的影子重合。
时刻线
确定晷面，即绘制时刻线的方法是：以晷面的极点为圆心画一个圆，将其分为24等份，每份15°（360° = 24 × 15°）；然后画出与上述等分相对应的24条半径。
正午
在所画的全部半径中，与当地子午面和晷面平面的交线重合、并指向地平线的那一条，就是12时的半径。
东与西（日出与日落）
画在西侧的时刻线标示当地正午之前的时刻（即太阳到达当日最高高度之前），而正午之后的时刻则由画在东侧的时刻线标示。
标示6时和18时的两条线对应东西方向。
斋浦尔天文台（印度）
这座天文台保存状况良好，这要归功于Chandra Dhar Sharma Guleril——他于1901年对其进行了修复。目前它由拉贾斯坦邦考古与博物馆部管理，由一名主管和一支维护团队负责其保护工作。
这座“肉眼天文台”由土邦主Jai Singh II（1681—1743）设计并建造。台内有多种不同而复杂的仪器，其中一件尚未完工；有些需要阳光，另一些则借助月光和星光的反射来工作。
斋浦尔的巨型仪器能够精确测量时间、太阳赤纬、方位角、白昼时星座的位置、日月食及其他天象。当因下雨或阴天而无法使用日晷时，人们便使用漏壶（水钟）来计时。
斋浦尔天文台
Jai Singh II在设计这些天文台时，主要目标之一是创造比当时使用的金属仪器更精确、更持久的天文仪器。他的解决办法是把仪器造得很大——非常大——并用石材和砖石砌筑。这一简单却非凡的决定，造就了一批用于测量天体运动的大型建筑，至今无可比拟。参观这些天文台的游客会得到许多令人惊叹的印象，其中之一便是仪器的规模：人们仿佛真正被一个既具美学又具数学意味的空间所包围，并为之震撼。
斋浦尔天文建筑群平面图
Samrat Yantra
名为Samrat Yantra或Great Samrat、又称“至高仪器”的仪器，是一座尺寸巨大的赤道式日晷。尽管它是最简单的仪器之一，与数百年前发展起来的日晷并无太大差别，但Samrat Yantra的重要性在于它以前所未有的精度测量时间。例如，斋浦尔的赤道日晷——Samrat Yantra——的时间刻度细分可达两秒。
Samrat Yantra内部细节
所有仪器的时间刻度最初采用当时的印度计量单位，即古老的ghatikas、palas和vipalas；但在1901年的修复中，它们被换算成了时、分和秒。
Samrat Yantra的2秒细分刻度
构成Samrat Yantra的基本部分是晷针——一面三角形墙体，其斜边与地轴平行；以及位于两侧的一对象限晷面，二者均与赤道面平行。
晴天时，随着太阳由东向西移动，晷针的影子落在象限晷面的刻度上，指示当地时间。由于日晷只能给出其所在特定地点的准确时间，因此需要使用一个公式来求得标准时间；该公式补偿仪器所在地与其时区之间的经度差，以及因地球绕太阳公转而必须进行的每日校正。
何不用卡纸制作一个Samrat Yantra日晷呢？
可供制作的Samrat Yantra模型
印度的每座天文台都建有一座Samrat Yantra，以提供精确的时间测量：
· 最大的一座位于斋浦尔，其晷针高22.6米。
· 德里的Samrat Yantra位居第二，高20.7米。
· 乌贾因和瓦拉纳西的晷针高度分别为6.7米和6.8米。
斋浦尔和德里的仪器读数精度可达2秒，而乌贾因和瓦拉纳西的仪器精度分别为20秒和15秒。
斋浦尔和德里的仪器还包括Shasthamsa Yantras，它们建在每一座支撑象限晷面的结构之中。
天文台网站www.jantarmantar.org对这些仪器进行了建模。多名建筑系学生根据Virendra Sharma的测量数据、GR Kaye和Andreas Volwahsen的图纸以及此处展示的全景照片制作了模型。上方图库中的模型和图示由Bei Xu（Cornell M.Arch 2017）制作。
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提高读时精度
大型日晷通过一种特殊的“读取”晷针影子的方法，能够进行极为精确的时间测量。
对Samrat Yantra精度的一种常见批评是：由于晷针边缘与象限晷面刻度之间存在距离，其影子具有“柔和边缘”，即略微发散或“模糊”。这意味着，虽然象限晷面上刻有表示2秒时间间隔的精细刻线，但影子的柔和边缘可能横跨6至7条刻线，影子的中心只能靠估计。
解决办法是手持一个细长物体，例如一根拉紧的绳子，使其与影子边缘平行，并位于象限晷面上方约1厘米处。将这根细杆移入、移出影子，观察其影子在表面上消失的位置，便可得到对影子中心的准确指示。
在La Punta天文公园的简化版本中，所有半硬木立柱均为边长10厘米的方柱；最高的立柱高2.40米，最矮的高90厘米，而直角两侧的两根立柱高1.70米。
技术定义
赤道式日晷
赤道式日晷：其特点是晷面与赤道面平行，而作为极轴指针的晷针与晷面垂直。
赤道面日晷：赤道式日晷的另一个（历史）名称。
赤道面：由赤道所定义、穿过地球的平面。
赤道式日晷是所有日晷中最简单的一种。它无需数学计算即可制作，并可在任何纬度使用。借助图解作图的技巧，还可以用它来确定大多数其他类型日晷的时刻线。
这种日晷的时刻线等距分布，围绕晷针每隔15°一条。下图展示了一个赤道式日晷的模板，标有5、10、15、30和60分钟的间隔。
赤道式日晷的晷面
要在任何纬度使用赤道式日晷，使用者只需确保晷针指向天极。为此，晷面板与水平面之间的夹角必须等于余纬度（90° - 纬度）。
下图展示了赤道式日晷应如何放置。
赤道式日晷的正确位置
由于晷面板与赤道平行，有些时段太阳位于晷面上方，另一些时段则位于下方。从秋分到春分，阳光会照在晷面板的下面。要在这一时期使用日晷，晷针必须如上图所示向晷面板下方伸出。 时刻线必须出现在晷面板的两面。面板上面的数字按顺时针方向排列，而下面的数字则按逆时针方向排列。 日晷将显示从日出到日落的时间。
下图展示了北半球赤道式日晷晷面板的上面和下面。上方晷面将显示较多的小时数，因为它在春分到秋分之间受到照射；下方晷面将显示较少的小时数，因为它在秋分到春分之间受到照射。在南半球，小时数的多少则相反。
上方与下方晷面
可以转动晷面，以考虑时差、经度、夏令时及其他时间校正。
如前所述，赤道式日晷可用于制作许多其他日晷。下图展示了其中一系列，以及如何通过将赤道式日晷的时刻线投影到各种表面上来绘制它们。
各种类型的日晷
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