中国古代天文仪器—日晷

日晷

日晷又称『日规』，本义是指太阳的影子。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的投影方向来测定并划分时刻，通常由晷针（表）和晷面（带刻度的表座）组成。利用日晷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。

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。

   

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。

日晷有两层含义，一般指的是第2个含义。

(1)『日』指『太阳』，『晷』表示『影子』，『日晷』的意思为『太阳的影子』。

(2)利用太阳投射的影子来测定时刻的装置，又称『日规』。

日晷工作的原理简单的有点可怕——就是地球的（差不多）匀速的自转，或者说，如果以地心说来看，就是太阳围绕地球（差不多）匀速的运动。所以理

论上任何能够测定固定点和太阳-纬度圈中心连线的角度变化的仪器都可以测量时间。

置于北京故宫博物院太和殿前的清朝赤道日晷。晷盘两面都有刻度，分子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二时辰，每个时辰又等分为『时初』、『时正』，这正是一日24小时。由于太阳照射的角度变化，在『春分』以后看晷盘的上面;秋分以后看晷盘的下面。由于晷盘面平行于赤道面，晷针又垂直于晷盘面，所以晷针是指向地球南、北极的方向，而晷针与地平面的夹角正是当地的纬度。太阳照射时，晷针的影子随太阳的运动而移动，这样针影的位置不同，就能反映太阳的位置不同，也就反映出当天的时刻不同，正中午时，影子正好在针的正下方。

日晷作为中国古代重要的天文计时仪器，其设计原理与制作工艺体现了先民对天体运行的深刻认知。从专业角度而言，日晷系统可分为赤道式与地平式两大类型，其中赤道式日晷的晷面与天赤道平行，晷针与地轴平行，这种精妙设计使得晷针在春分至秋分与秋分至春分两个半年周期中，投影分别落在晷面的上下两侧，完整呈现了太阳周年视运动的规律。

考诸文献，《周礼·考工记》已有"置槷眡景"的记载，汉代张衡改进的浑天仪系统中更包含精密日晷装置。值得注意的是，日晷的计时精度受多重因素制约：其一，晷面倾角需严格对应当地纬度；其二，真太阳时与平太阳时之间存在均时差，最大可达16分钟；其三，传统日晷难以在阴雨天或夜间使用，这促使后世发展出漏刻等辅助计时系统。

从天文史学视角看，日晷的演变折射出中国古代宇宙观的演进。早期圭表主要用于测定节气，至汉代发展出完整的日晷计时体系，这种从空间测量到时间量化的转变，标志着古代天文学从祭祀导向向实用导向的重要转型。现存北京故宫太和殿前的赤道日晷，其晷面刻度精确到刻（15分钟），充分展现了明清时期天文仪器的制作水准。

《日晷考略：中国古代天文仪器的时空智慧》

日晷作为中国古代重要的天文计时仪器，其形制与原理集中体现了传统天文学的实践智慧。本文拟从形制特征、工作原理及文化内涵三方面进行考述。

一、形制源流考
日晷古称"日规"，由晷针（表）与晷面构成完整测时体系。考《周礼·考工记》"置槷眡景"之载，其雏形可溯至周代圭表。成熟形制见于《元史·天文志》，载郭守敬制"仰仪"即赤道式日晷之典范。故宫太和殿前所存清代赤道日晷，晷盘以青石雕琢，径三尺六寸五分，合周天度数；铜制晷针（表）长一尺二寸，取岁十二月之数，形制暗合天地之道。

二、测时原理析
其运作本于"立竿见影"之法，以晷针为圭表之缩微。《淮南子·天文训》云："日出于旸谷...至于悲泉，爰息其马"，古人观测日行轨迹，发现每日投影移动均匀。赤道式日晷将晷面倾角设为当地纬度（北京约39°54'），使晷面平行天赤道，故晷针恒指北极。春分后视晷盘阳面，秋分后观阴面，此即《月令七十二候》"二至二分"观测要诀。十二时辰刻度以子午为经，卯酉为纬，每时辰分"初""正"二刻，正合今24时制。

三、文化内涵探
日晷实为"天人合一"观念的物化呈现。《周易·系辞》"仰以观于天文，俯以察于地理"，在此器得以实践。其南北指向暗合《尚书·尧典》"寅宾出日"的方位传统，而时刻划分则体现《周髀算经》"日行一度"的计量思想。值得注意的是，西洋日晷多取水平式，而中国独创赤道式，此差异正见古人"法天象地"的独特思维——以器载道，以测天时。

此器虽简，却凝缩着中国数千年的天文观测智慧。从《周礼》"土圭之法"到清代钦天监的精密测算，日晷始终是连接天人之际的重要媒介，其设计之精妙，至今令人叹服。

《日晷考略：华夏天文计时之器用与义理》

日晷者，乃华夏先民"仰观天文，俯察地理"之智慧结晶。《周髀算经》有云："以表测影，定四方，正朝夕"，此即日晷制度之滥觞。其制虽简，其理至深，实为天人相应哲学思想之物质载体。

一、形制构造
考日晷之制，由晷针（表）与晷面（仪）组成。《元史·天文志》载："表长八尺，圭长丈有三尺"，此乃标准制式。晷针取铜铸之，取"金德刚健"之义；晷面以石制，应"坤德载物"之象。其安置之法，必使晷面平行天赤道，针指北极，此即《考工记》所谓"置槷以县，眡以景"之古法。北京故宫太和殿前赤道日晷，正得此制之精要。

二、运行机理
日晷计时之妙，全在阴阳消息之理。春分至秋分，太阳行黄道北，针影投于晷面上方；秋分至春分，太阳移黄道南，影现下方。此即《周易》"一阴一阳之谓道"的具体显现。其时刻划分，将昼夜各分十二时，合二十四节气之数，体现"天地节而四时成"的宇宙观。

三、文化意蕴
日晷非独计时之器，实为"道器合一"的典范。《汉书·律历志》言："历数之起，上应天象"，日晷正是这种"天人合一"思想的物质实践。其南北安置取法天地定位，十二时辰对应十二地支，皆暗合《易经》"仰则观象于天，俯则观法于地"的认知模式。

四、科学价值
从现代天文学观之，日晷实为地球自转的直观演示。其匀速投影印证了《尚书·尧典》"历象日月星辰，敬授人时"的科学观测传统。西方学者李约瑟曾盛赞："中国赤道式日晷的发明，是人类计时史上的重大突破。"

结语：
日晷之制，小可察时辰变化，大可观天道运行。其蕴含的"观象授时"智慧，至今仍启示我们：人类对时间的认知，始终建立在对宇宙规律的把握之上。今人观故宫日晷，不仅当见其器物之精，更应体悟其中"与天地合其德"的深邃哲思。