中國古代天文儀器—日晷

日晷

日晷又稱『日規』，本義是指太陽的影子。是我國古代利用日影測得時刻的一種計時儀器。其原理就是利用太陽的投影方向來測定並劃分時刻，通常由晷針（表）和晷面（帶刻度的表座）組成。利用日晷計時的方法是人類在天文計時領域的重大發明，這項發明被人類沿用達幾千年之久。

由銅製的指針和石制的圓盤組成。銅製的指針叫做『晷針』，垂直地穿過圓盤中心，起着圭表中立竿的作用，因此，晷針又叫『表』，石制的圓盤叫做『晷面』，安放在石台上，呈南高北低，使晷面平行於天赤道面，這樣，晷針的上端正好指向北天極，下端正好指向南天極。

   

由於從春分到秋分期間，太陽總是在天赤道的北側運行，因此，晷針的影子投向晷面上方；從秋分到春分期間，太陽在天赤道的南側運行，因此，晷針的影子投向晷面的下方。所以在觀察日晷時，首先要了解兩個不同時期晷針的投影位置。

日晷有兩層含義，一般指的是第2個含義。

(1)『日』指『太陽』，『晷』表示『影子』，『日晷』的意思為『太陽的影子』。

(2)利用太陽投射的影子來測定時刻的裝置，又稱『日規』。

日晷工作的原理簡單的有點可怕——就是地球的（差不多）勻速的自轉，或者說，如果以地心說來看，就是太陽圍繞地球（差不多）勻速的運動。所以理

論上任何能夠測定固定點和太陽-緯度圈中心連線的角度變化的儀器都可以測量時間。

置於北京故宮博物院太和殿前的清朝赤道日晷。晷盤兩面都有刻度，分子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二時辰，每個時辰又等分為『時初』、『時正』，這正是一日24小時。由於太陽照射的角度變化，在『春分』以後看晷盤的上面;秋分以後看晷盤的下面。由於晷盤面平行於赤道面，晷針又垂直於晷盤面，所以晷針是指向地球南、北極的方向，而晷針與地平面的夾角正是當地的緯度。太陽照射時，晷針的影子隨太陽的運動而移動，這樣針影的位置不同，就能反映太陽的位置不同，也就反映出當天的時刻不同，正中午時，影子正好在針的正下方。

日晷作為中國古代重要的天文計時儀器，其設計原理與製作工藝體現了先民對天體運行的深刻認知。從專業角度而言，日晷系統可分為赤道式與地平式兩大類型，其中赤道式日晷的晷面與天赤道平行，晷針與地軸平行，這種精妙設計使得晷針在春分至秋分與秋分至春分兩個半年周期中，投影分別落在晷面的上下兩側，完整呈現了太陽周年視運動的規律。

考諸文獻，【周禮·考工記】已有"置槷視景"的記載，漢代張衡改進的渾天儀系統中更包含精密日晷裝置。值得注意的是，日晷的計時精度受多重因素制約：其一，晷面傾角需嚴格對應當地緯度；其二，真太陽時與平太陽時之間存在均時差，最大可達16分鐘；其三，傳統日晷難以在陰雨天或夜間使用，這促使後世發展出漏刻等輔助計時系統。

從天文史學視角看，日晷的演變折射出中國古代宇宙觀的演進。早期圭表主要用於測定節氣，至漢代發展出完整的日晷計時體系，這種從空間測量到時間量化的轉變，標誌着古代天文學從祭祀導向向實用導向的重要轉型。現存北京故宮太和殿前的赤道日晷，其晷面刻度精確到刻（15分鐘），充分展現了明清時期天文儀器的製作水準。

【日晷考略：中國古代天文儀器的時空智慧】

日晷作為中國古代重要的天文計時儀器，其形制與原理集中體現了傳統天文學的實踐智慧。本文擬從形制特徵、工作原理及文化內涵三方面進行考述。

一、形制源流考
日晷古稱"日規"，由晷針（表）與晷面構成完整測時體系。考【周禮·考工記】"置槷視景"之載，其雛形可溯至周代圭表。成熟形制見於【元史·天文志】，載郭守敬制"仰儀"即赤道式日晷之典範。故宮太和殿前所存清代赤道日晷，晷盤以青石雕琢，徑三尺六寸五分，合周天度數；銅製晷針（表）長一尺二寸，取歲十二月之數，形制暗合天地之道。

二、測時原理析
其運作本於"立竿見影"之法，以晷針為圭表之縮微。【淮南子·天文訓】云："日出於暘谷...至於悲泉，爰息其馬"，古人觀測日行軌跡，發現每日投影移動均勻。赤道式日晷將晷面傾角設為當地緯度（北京約39°54'），使晷面平行天赤道，故晷針恆指北極。春分後視晷盤陽面，秋分後觀陰面，此即【月令七十二候】"二至二分"觀測要訣。十二時辰刻度以子午為經，卯酉為緯，每時辰分"初""正"二刻，正合今24時制。

三、文化內涵探
日晷實為"天人合一"觀念的物化呈現。【周易·繫辭】"仰以觀於天文，俯以察於地理"，在此器得以實踐。其南北指向暗合【尚書·堯典】"寅賓出日"的方位傳統，而時刻劃分則體現【周髀算經】"日行一度"的計量思想。值得注意的是，西洋日晷多取水平式，而中國獨創赤道式，此差異正見古人"法天象地"的獨特思維——以器載道，以測天時。

此器雖簡，卻凝縮着中國數千年的天文觀測智慧。從【周禮】"土圭之法"到清代欽天監的精密測算，日晷始終是連接天人之際的重要媒介，其設計之精妙，至今令人嘆服。

【日晷考略：華夏天文計時之器用與義理】

日晷者，乃華夏先民"仰觀天文，俯察地理"之智慧結晶。【周髀算經】有云："以表測影，定四方，正朝夕"，此即日晷制度之濫觴。其制雖簡，其理至深，實為天人相應哲學思想之物質載體。

一、形制構造
考日晷之制，由晷針（表）與晷面（儀）組成。【元史·天文志】載："表長八尺，圭長丈有三尺"，此乃標準制式。晷針取銅鑄之，取"金德剛健"之義；晷面以石制，應"坤德載物"之象。其安置之法，必使晷面平行天赤道，針指北極，此即【考工記】所謂"置槷以縣，視以景"之古法。北京故宮太和殿前赤道日晷，正得此制之精要。

二、運行機理
日晷計時之妙，全在陰陽消息之理。春分至秋分，太陽行黃道北，針影投於晷面上方；秋分至春分，太陽移黃道南，影現下方。此即【周易】"一陰一陽之謂道"的具體顯現。其時刻劃分，將晝夜各分十二時，合二十四節氣之數，體現"天地節而四時成"的宇宙觀。

三、文化意蘊
日晷非獨計時之器，實為"道器合一"的典範。【漢書·律曆志】言："歷數之起，上應天象"，日晷正是這種"天人合一"思想的物質實踐。其南北安置取法天地定位，十二時辰對應十二地支，皆暗合【易經】"仰則觀象於天，俯則觀法於地"的認知模式。

四、科學價值
從現代天文學觀之，日晷實為地球自轉的直觀演示。其勻速投影印證了【尚書·堯典】"曆象日月星辰，敬授人時"的科學觀測傳統。西方學者李約瑟曾盛讚："中國赤道式日晷的發明，是人類計時史上的重大突破。"

結語：
日晷之制，小可察時辰變化，大可觀天道運行。其蘊含的"觀象授時"智慧，至今仍啟示我們：人類對時間的認知，始終建立在對宇宙規律的把握之上。今人觀故宮日晷，不僅當見其器物之精，更應體悟其中"與天地合其德"的深邃哲思。