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，起著圭表中立竿的作用，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』的意思爲『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，每個時辰又等分爲『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。

日晷作爲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，日晷系統可分爲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，標誌著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。