水平式日晷的問題

Question

請問水平式日晷的設計、計算方法、製作、使用方法
請問水平式日晷的設計、計算方法、製作、使用方法
謝謝

Answer 1

日晷有數千年的歷史，只要明白其中的數理關係，你就能很快地做出一個日晷。日晷的型式很多，從受影面的外觀來看，可分成半球面式、半圓柱面式、圓弧式和平面式，其中平面式又可依其受影面與水平面之間的角度，進一步分為赤道式、垂直式、水平式、傾斜式等。這裡只介紹幾種基本的型式。

水平式日晷

這種型式的日晷，因其受影面板採水平擺置而得名，所謂受影面板就是刻有指示時間線條的底座。基本上它是赤道式日晷的簡化形式，將赤道式日晷向下的標竿延長，使之與底座接觸並固定，再移去赤道受影面，就成了水平式日晷。因此，標竿與底座間的夾角還是等於當地的緯度。標竿也依然是正對南北方向，與地球的南北極平行，這裡所說的標竿是一根竿子，但為了牢固起見，也可以用一片平的三角板代替。要注意的是三角板上斜邊的邊緣是它的投影邊，而非斜邊面上的中間位置。

非赤道式的日晷，其受影面板上的時間指示線條，不再是均勻分布。那該如何劃分呢？三角板兩邊的正下方可以先畫出兩條平行的子午線（線間距離等於三角板厚度），代表正午 12 點標竿投影應該出現的所在。在三角板銳角尖端和面板接觸的外緣（我們稱此為 F 點），向東西兩邊各畫出一條直線（我們稱此為 FG 線）垂直於那兩條子午線，代表正西和正東的方向，也代表早、晚六點鐘的時間線。子午線西邊線條指示上午時間，東邊線條指示下午時間，由日出到正午，或由正午到日落，各小時之間的角度差既不能等分區劃，又與緯度有關，雖然比較複雜，也還可經由簡單作圖或三角方法的計算求得。

因為受影面板上的上、下午的線條是對稱的，現在僅就上午的線條是怎麼求出來的加以說明。基本上，從水平式與赤道式日晷二者間的關係即可明瞭。我們前面已設定 FG 為六點鐘時間線的位置。由 F 起，在子午線上取一線段 FO，長度為直角三角形 HOF 的斜邊長，取 O 為赤道式日晷 12 點鐘線與水平面的接觸點，在水平面上作一線 OP 垂直於 OF，平行於 FG，將赤道式日晷的時間線由其面板上延長出來，使與 OP 相交，七點、八點、……、十一點分別相交於 A、B、C、D 和 E 點，這些點和 F 點的連線就是水平式日晷應有的時間指示線。

至於指示線線條的數目，除非你在北極圈附近，否則不必畫滿一圈 24 條。以臺灣來說，指示線能指示從早上五點到下午七點就足夠了。

在實作上，水平式日晷有一些應該注意的地方但常被人忽視了，容易疏忽的地方有下列兩點：

為了牢固起見，投影用的垂直三角板有一定的厚度，一般約用 1.5 公分。這種厚度在受影面板時間線條的規畫上應該加以考慮處理，即應取三角板的左、右兩邊線皆為子午線( 12 點)，不可取其中線為 12 點線。


三角板上斜邊的面應採用矩形平面；上午以靠西邊的邊緣投影位置為準來讀取時間，下午則用靠東邊的邊緣投影。
http://www.nsc.gov.tw/_NewFiles/popular_science.asp?add_year=2003&popsc_aid=189