日晷的工作原理---初二物理2010暑假作业要配图!

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日晷的工作原理---初二物理2010暑假作业
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日晷 科技名词定义

中文名称：日晷 英文名称：sundial 定义：观测日影测定视太阳时的天文仪器.由晷针和晷面两部分构成,按晷面放置的方向,可分为赤道、地平、竖立、斜立等型式. 所属学科： 天文学(一级学科) ；天文学史(二级学科) 

本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 

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日晷,又称“日规”,是我国古代利用日影测得时刻的一种计时仪器.其原理就是利用太阳投射的影子来测定并划分时刻.日晷通常由铜制的指针和石制的圆盘组成.这种利用太阳光的投影来计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明,这项发明被人类沿用达几千年之久.

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日晷简介

常见的日晷（1）水平式日晷

（2）赤道式日晷

（3）极地晷

（4）南向垂直日晷

（5）东或西向垂直式

（6）侧向垂直式

（7）投影日晷

用於导航和计时的携带式日晷

日晷的角度等计算

北京奥运会开幕式 焰火点亮日晷用於导航和计时的携带式日晷

等高仪日晷(Elevation sundial)

日晷简介 

常见的日晷 （1）水平式日晷 

（2）赤道式日晷 

（3）极地晷 

（4）南向垂直日晷 

（5）东或西向垂直式 

（6）侧向垂直式 

（7）投影日晷

用於导航和计时的携带式日晷 

日晷的角度等计算 

北京奥运会开幕式 焰火点亮日晷 用於导航和计时的携带式日晷 

等高仪日晷(Elevation sundial)

[编辑本段]日晷简介

  rì guǐ   (1)太阳的影子.   相持既久,日晷渐移.——明·马中锡《中山狼传》   (2) 利用太阳投射的影子来测定时刻的装置.又称“日规”,是我国古代利用日影测得时刻的一种计时仪器.通常由铜制的指针和石制的圆盘组成.铜制的指针叫做“晷针”,垂直地穿过圆盘中心,起着圭表中立竿的作用,因此,晷针又叫“表”,石制的圆盘叫做“晷面”,安放在石台上,呈南高北低,使晷面平行于天赤道面,这样,晷针的上端正好指向北天极,下端正好指向南天极.在晷面的正反两面刻划出12个大格,每个大格代表两个小时.当太阳光照在日晷上时,晷针的影子就会投向晷面,太阳由东向西移动,投向晷面的晷针影子也慢慢地由西向东移动.晷面的刻度是不均匀的.于是,移动着的晷针影子好像是现代钟表的指针,晷面则是钟表的表面,以此来显示时刻.早晨,影子投向盘面西端的卯时附近.接着,日影在逐渐变短的同时,向北（下）方移动.当太阳达正南最高位置（上中天）时,针影位于正北（下）方,指示着当地的午时正时刻.午后,太阳西移,日影东斜,依次指向未、申、酉各个时辰.   由于从春分到秋分期间,太阳总是在天赤道的北侧运行,因此,晷针的影子投向晷面上方；从秋分到春分期间,太阳在天赤道的南侧运行,因此,晷针的影子投向晷面的下方.所以铜制的指针叫“晷针”在观察日晷时,首先要了解两个不同时期晷针的投影位置.   世界上最早的日晷诞生于六千年前的巴比伦王国.中国最早文献记载是《隋书·天文志》中提到的袁充于隋开皇十四年 公元574年 发明的短影平仪 即地平日晷 .赤道日晷的明确记载初见于南宋曾敏行的《独醒杂志》卷二中提到的晷影图.   赤道日晷通常由铜制的指针和石制的圆盘组成.铜制的指针叫做“晷针”,垂直地穿过圆盘中心,晷针又叫“表”,石制的圆盘叫做“晷面”,安放在石台上,呈南高北低,使晷面平行于天赤道面,这样,晷针的上端正好指向北天极,下端正好指向南天极.在晷面的正反两面刻划出12个大格,每个大格代表两个小时.当太阳光照在日晷上时,晷针的影子就会投向晷面,太阳由东向西移动,投向晷面的晷针影子也慢慢地由西向东移动.于是,移动着的晷针影子好像是现代钟表的指针,晷面则是钟表的表面,以此来显示时刻.   这种利用太阳光的投影来计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明,这项发明被人类所用达几千年之久,然日晷有一个致命弱点是阴雨天和夜里是没法使用的,直至1270年在意大利和德国才出现早期的机械钟,而中国则在1601年明代万历皇帝才得到二架外国的自鸣钟,清代时虽有很多进口和自制的钟表,但都为王宫贵府所用,一般平民百姓还是看天晓时.所以彻底抛却日晷,看钟表知辰光还是近现代的事.

[编辑本段]常见的日晷

  使用日影测时的日晷,无论是何种形式都有一根指时针（Gnomon）,这根指时针与地平面的夹角必需与当地的地理纬度相同,并且正确的指向北极点,也就是都有一根与地球自转轴平行的指针.观察这根指针在指定区域内的投影,就能确定时间.现有常见的日晷有下列几种不同的形式：   常见日晷（1）水平式日晷

  水平式日晷（The Horizontal Sundial） 是最常用的日晷,采用水平式的刻度盘,日晷轴的倾斜度,依使用地的纬度设定,刻度需要利用三角函数计算才能确定.适合低纬度的使用.

（2）赤道式日晷

  赤道式日晷（The Equatorial Sundial）是依照使用地的纬度,将轴（指时针）朝向北极固定,观察轴投影在垂直于轴的圆盘上的刻度来判断时间的装置. 盘上的刻度是等分的,夏季和冬季轴投影在圆盘上的影子会分在圆盘的北面和南面,适合中低纬度的使用.若将圆盘改为圆环则称为赤道式罗盘日晷.

（3）极地晷

  极地晷（The polar Dial） 供指时针投影的平面与指时针平行,即与地平面的夹角与地理纬度相同,并朝向正北.时间的刻画可以用简单的几何图来处理,投大日晷影的时间线是平行的线条.适合各种不同的纬度使用.

（4）南向垂直日晷

  南向垂直日晷（Vertical Direct South Dial）刻度盘面朝向正南且垂直地面的日晷.这一种日晷较适合在中纬度（30～60）使用.

（5）东或西向垂直式

  东或西向垂直式Vertical Direct East or West）刻度盘面朝向正东或正西且垂直地面的日晷.这一种日晷只能在上半日（东向）或下半日（西向）使用,但全球各纬度都适用.

（6）侧向垂直式

  侧向垂直式（Vertical Declining）刻度盘面采用垂直方向的日晷.这一种日晷需要依照建筑物的墙面方向换算刻度,不容易制作.依季节及时间的不同,有时不会产生影子.南向与东西垂直日晷都可视为此形的特例.

（7）投影日晷

  投影日晷（Analemmatic Sundial）不设置指时针,仅在地平面依地理纬度的不同绘制不同扁率的椭圆,在其上刻划时间线,并将长轴指向正东西方向,南北向的短轴上则需刻上日期,指示立竿测量时刻的正确位置.

[编辑本段]用於导航和计时的携带式日晷

[编辑本段]日晷的角度等计算

  日晷的制作除了指时针必需正确的安装之外,时间线的刻划也不能忽视.各形日晷时间线的刻划与日晷的地理位置,指时针的高度等,都有关系.假设地理纬度为φ,指时针的高度为H,要刻划的时间与正午的差值为T；时间线与指时针的夹角为A,距离为D,则各形日晷的计算式如下：   （1） 水平式日晷：TAN（A）=TAN（T）*SIN（φ）   （2） 赤道式日晷：等分圆盘,每小时相当与十五度,正午线垂直朝下.   （3） 极地晷：D=H*TAN（15*T）   （4） 南向垂直日晷：TAN（A）=TAN（T）*COS（φ）   （5） 东或西向垂直式：D=H*TAN（（6-T）*15）   （6） 侧向垂直式：TAN（A）=SIN（O）*TAN（R+15*T）   指时针与墙面垂线的夹角TAN（W）=SIN（θ）*COT（φ）   指时针高出于墙面的夹角SIN（O）=COS（θ）*COS（φ）   指时针与正午线的时间线差COT（R）=COT（θ）*SIN（φ）   6点与12点时间线的夹角COT（S）=SIN（θ）*TAN（φ）   θ：日晷墙面的斜角   （7） 投影日晷：D= SIN（T*15）,V= sin（φ）*COT（φ）   椭圆长轴与短轴的比：sin(φ)   竖竿（人立足）的位置：Z=TAN（del）*COS（φ）   del：太阳的赤纬,V：时间点在短轴方向上的值   D：时间点在长轴方向上的值 日晷又称“日规”,是我国古代利用日影测得时刻的一种计时仪器.通常由铜制的指针和石制的圆盘组成.铜制的指针叫做“晷针”,垂直地穿过圆盘中心,起着圭表中立竿的作用,因此,晷针又叫“表”,石制的圆盘叫做“晷面”,安放在石台上,呈南高北低,使晷面平行于天赤道面,这样,晷针的上端正好指向北天极,下端正好指向南天极.在晷面的正反两面刻划出12个大格,每个大格代表两个小时.当太阳光照在日晷上时,晷针的影子就会投向晷面,太阳由东向西移动,投向晷面的晷针影子也慢慢地由西向东移动.于是,移动着的晷针影子好像是现代钟表的指针,晷面则是钟表的表面,以此来显示时刻.   由于从春分到秋分期间,太阳总是在天赤道的北侧运行,因此,晷针的影子投向晷面上方；从秋分到春分期间,太阳在天赤道的南侧运行,因此,晷针的影子投向晷面的下方.所以在观察日晷时,首先要了解两个不同时期晷针的投影位置.中国古代测时仪器.由晷针和晷盘组成,晷盘上有时间刻度,晷针垂直于盘面,通过晷针日影在盘面上的方向就能测定时间.因盘面安置的方向不同,日晷可分为地平日晷、赤道日晷、立晷、斜晷.日晷的早期历史尚不清楚,最早的可靠记载是《隋书·天文志》中提到的袁充于隋开皇十四年(594)发明的短影平仪(即地平日晷).赤道日晷的明确记载初见于南宋曾敏行《独醒杂志》卷二中提到的晷影图,但晷盘是木制的.后世改用石质晷盘,金属晷针.北京故宫等处保存的都是清代制造的石质赤道日晷.赤道日晷的晷面平行于赤道面,晷针指向南北极.相持既久,日晷渐移.——明·马中锡《中山狼传》   (2) [sundial]∶利用太阳投射的影子来测定时刻的装置.又称“日规”,是我国古代利用日影测得时刻的一种计时仪器.通常由铜制的指针和石制的圆盘组成.铜制的指针叫做“晷针”,垂直地穿过圆盘中心,起着圭表中立竿的作用,因此,晷针又叫“表”,石制的圆盘叫做“晷面”,安放在石台上,呈南高北低,使晷面平行于天赤道面,这样,晷针的上端正好指向北天极,下端正好指向南天极.在晷面的正反两面刻划出12个大格,每个大格代表两个小时.当太阳光照在日晷上时,晷针的影子就会投向晷面,太阳由东向西移动,投向晷面的晷针影子也慢慢地由西向东移动.于是,移动着的晷针影子好像是现代钟表的指针,晷面则是钟表的表面,以此来显示时刻.   由于从春分到秋分期间,太阳总是在天赤道的北侧运行,因此,晷针的影子投向晷面上方；从秋分到春分期间,太阳在天赤道的南侧运行,因此,晷针的影子投向晷面的下方.所以在观察日晷时,首先要了解两个不同时期晷针的投影位置.   日晷又称“日规”,是古代人利用日影来定时刻的计时器.日晷的种类很多,根据晷面所处位置的不同可分为地平式、赤道式、子午式、卯酉式等多种,功能也不尽相同.   世界上最早的日晷诞生于六千年前的巴比伦王国.中国最早文献记载是《隋书·天文志》中提到的袁充于隋开皇十四年 公元574年 发明的短影平仪 即地平日晷 .赤道日晷的明确记载初见于南宋曾敏行的《独醒杂志》卷二中提到的晷影图.   赤道日晷通常由铜制的指针和石制的圆盘组成.铜制的指针叫做“晷针”,垂直地穿过圆盘中心,晷针又叫“表”,石制的圆盘叫做“晷面”,安放在石台上,呈南高北低,使晷面平行于天赤道面,这样,晷针的上端正好指向北天极,下端正好指向南天极.在晷面的正反两面刻划出12个大格,每个大格代表两个小时.当太阳光照在日晷上时,晷针的影子就会投向晷面,太阳由东向西移动,投向晷面的晷针影子也慢慢地由西向东移动.于是,移动着的晷针影子好像是现代钟表的指针,晷面则是钟表的表面,以此来显示时刻.皇宫里的日晷  这种利用太阳光的投影来计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明,这项发明被人类所用达几千年之久,然日晷有一个致命弱点是阴雨天和夜里是没法使用的,直至1270年在意大利和德国才出现早期的机械钟,而中国则在1601年明代万历皇帝才得到二架外国的自鸣钟,清代时虽有很多进口和自制的钟表,但都为王宫贵府所用,一般平民百姓还是看天晓时.所以彻底抛却日晷,看钟表知辰光还是近现代的事.   

[编辑本段]北京奥运会开幕式 焰火点亮日晷

  时钟接近20：00,焰火在“鸟巢”上空绽放,突然,一道耀眼的焰火在体育场上方滚动,激活古老的日晷.日晷将光芒反射到2008面缶组成的缶阵上,和着击打声,方阵显示倒计时秒数.缶面上连续闪出巨大的9、8、7、6、5、4、3、2、1……   震撼理由：构思巧妙,猝不及防,冲击视觉 震撼二：烟花璀璨京华 "大脚"大步流星 焰火组成的巨大的脚印沿着北京的中轴路穿过天安门广场直奔国家体育场而来,29个焰火脚印,暗合29届奥运会,同时也有古老的中华民族正大步流星地奔向奥林匹克的意味.   [1]   补充材料：   日晷本义是指日影,是使用太阳的位置来测量时间的一种设备,主要由一根投射太阳阴影的指标、承受指标投影的投影面 (即晷面) 和晷面上的刻度线组成.最常见的设计,也就是最普通的,就是所谓的庭园日晷,让日影投射在一个标有时刻的平面上,当太阳移动时,影子所指示的时间也跟著变动.其实,日晷可以设计在任何物体的表面上,让固定的指针产生阴影来测量时间,因此日晷有许多种不同的形式,基本上可以分为地平式日晷、赤道式日晷、子午式日晷和卯酉式日晷等等.   绝大部分的日晷显示的都是视太阳时,有些在设计上作了变更,可以显示标准时或是日光节约时间.   2009年08月27日一款由8盎司纯银打造的“日晷”银章在北京亮相.这款银章以我国古代的计时仪器“日晷”为设计原型,'日晷'银章银章正面记录了开国大典、改革开放、港澳回归、飞天梦圆、北京奥运、新中国六十华诞等中国的重大事件.

用於导航和计时的携带式日晷

  可携带的摺叠式日晷   一种便於携带的日晷称为摺叠式日晷,他有以绞链结合在一起的两个小晷面,通常会折叠起来放在平整的小盒子内,以方便放在口袋中.晷针则是在两晷面之间的带子,当带子被扯紧拉直时,两个晷面会互相垂直,一个面形成垂直式日晷,另一个面则是水平式的日晷. 最考究的晷面材料是以白色的象牙制作,图饰上来自中国的暗色真漆,晷针则是黑色的丝绸、亚麻或大麻纤维.   如果在晷针上正确的位置打个结作为节点,摺叠式日晷也能当作日历来使用,至少可以显示农作的适当时机.   让两个晷面以不同的角度结合(会产生不同的投影),摺叠式日晷便可以自行调整.当两晷面显示出相同的时间,而且绞链是水平的,摺叠式日晷指示的是当地的视太阳时.另外,当绞链朝向北方(在北半球时),摺叠式日晷被旋转了一个角度,晷针才能与地球的自转轴平行,则当正午、日出与日落时,摺叠式日晷的时间不会受到纬度改变的影响,但是在早上9点和下午3点,纬度每偏差1度,在两个晷面上的时间便会相差4分钟(肇因於日晷在错误的纬度上).   这表示摺叠式日晷可以像指南针一样来使用,甚至可以测量纬度.也些摺叠式日晷附有小的铅锤和分度器来读取正确的纬度；也有些附有指南针,可以测量地理上的特徵.在古代,大型的(1公尺以上的)摺叠式日晷曾经被用於航海上.   18世纪早期的携带式日晷   这一种形式的日晷以黄铜制造,直径约8公分,当携带外出时有黄铜的盖子保护(图中未显示).有些特点使他能保持足够的精确度,如附有指南针可以正确的定出北方,时间的刻度为5分钟.这个日晷是1742年由在都柏林的一位数学仪器制造商Gabriel Stokes制造的.

等高仪日晷(Elevation sundial)

  等高仪可以显示正确的日期,是使用在导航与天文学上的日晷.   在设计上是一个平坦的小圆环,有一个小把手,或是像表链上的饰物,还是小装饰.. 当以把手将环悬吊起来时,小孔会在环的内侧投下阴影,经由环内的标示可以显示时间,但使用者自己必须知道现在是上午还是下午.通常这个小孔被设置在一片可以滑动和锁住,用来调整日期的金属片上.   在现代,美国的特种部队仍然喜欢在他们的刀片上刻上一个简易的日晷,以便在手表失效时仍能知道时间.