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不只是『立竿見影』~我在德國的日晷映像

相片是2005年暑假去德國旅遊時拍攝的,將我所看見的日晷整理如下,當時只覺得日晷很漂亮,沒想到其中學問大~

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2016-11-04 14:56:38 最後編修
2016-11-04 14:53:28 By zfang
 

日晷的製作與研究,來自於對自然現象的觀察,例如:影子到了某個方向角度,就可以推測是幾點鐘。立竿見影看似尋常,然而竿影的角度、位置和時間之間的關係,卻是規律中又有些不尋常。

多年前曾帶著學生頂著太陽,探討竿影與太陽位置並自製日晷,投入這個實驗引起我對日晷的喜愛,連出國都不忘拍攝與日晷相關的相片呢!

現在終於有時間整理一下這些資料,相片是2005年暑假去德國旅遊時拍攝的(一向是習慣將相片縮成小小的,不過日晷學問大,還是別縮太小)。將我所看見的日晷整理如下,當時只覺得日晷很漂亮,沒想到其中學問大~如有錯誤請指正。

*******

日晷的型式很多,根據邱紀良教授的解釋:『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。』

這是在萊茵河畔看到像花園擺飾的日晷,好漂亮,雖然日晷標竿已經有些彎彎的~這是環形赤道式日晷,這種型式的日晷,因其受影面與地球赤道面平行而得名。

除了花樣吸引我之外,日晷標竿方向與時間間隔也同樣令我感到好奇。,標竿正對南北方向,在北半球,標竿向上的尖端指向北方,仰角為當地的緯度(德國),環 的內面就是受影面,上面刻有時間線條,每小時的角度間隔一樣,都是 15 度(太陽在空中24小時繞了 360 度)。

在加美許用餐,經過郵局,看到它的外牆上繪製漂亮的日晷,它是垂直式日晷,這種型式的日晷,因其受影面板是垂直掛著而得名。

在北半球,如果面板正向南方,日晷的標竿便應該斜指地面,它與面板之間的夾角要等於 90 度扣除觀測地的緯度度數。

高掛在戶外牆壁上的垂直式日晷,在德國常可見到,羅騰堡、烏茲堡、法蘭克福都可以見到。

在波登湖畔的教堂,還看到在教堂的三個面都有垂直式日晷。其中正面與其中一側的指針指向下,符合前述:垂直式日晷的標竿斜指地面。而另一側的指針卻是指向天!為什麼相異二側的日晷標竿指向不同?


一側為南向的垂直式日晷、另一側為北向的垂直式日晷

查閱了邱教授的文章,原來是因為:春分後、秋分前的早晨或傍晚,太陽會在東北或西北,也就是出現在一般南向垂直式日晷面板的背面,這時日晷就不能顯示時間了。為了這個緣故,通常會製作另一個日晷,掛在向北的牆上,標竿與面板之間的夾角相同,但它是指向天。

『垂直懸掛式日晷的面板不但有朝向正南、正北的,也可以做成正東、正西的。』因為在波登湖看到三個面都有日晷,所以又多看了一些資料:『如果採取向東或向 西這種方位,其標竿是傾斜的,但與面板平行。標竿立足點的位置必定是在上、下午 6 點鐘的位置,其時間指示線條是由一群不等距的平行線所組成的。』


幫我看看,波登湖這間教堂正面的垂直式日晷,它的標竿是否指在6點鐘位置嗎?

在巴登巴登,還看到有不同先前的日晷刻度的標示法,在教堂的塔的相鄰側還不同於先前所看見的,其中一面的日晷標竿居然是與塔面垂直!為什麼二側不一樣?其中學問~可難到我了。

除了日晷外還有日圭,日圭可以指示日期;日晷則可指示時刻。某些特殊設計的日晷,不只是顯示一日時刻關係,還可推算日期呢!日晷的設計與緯度有絕對的關係,而且還要考慮時間的修正呢~因為把我們的手錶時間和日晷所顯示的時間比較,通常會發現兩者不同!

為何不同?引用邱紀良教授文章說明:
『日晷的時間指示線是依照太陽在空中運行的位置來決定的,這是自然界告訴我們的時間,可以把它叫做日晷時系統。因為地球公轉軌道不是正圓,每天太陽回到正南(正午)所需的時間不同,有些月分會比 24 小時長些,有些月分會短些。
     而手錶呢,它的時間是依照人類行政系統規定的標準,可以把它叫做手錶時系統,它規定一天 24 小時整,一秒不差。至於什麼時間太陽在正南,它就不管了。
所以兩個系統對時間的顯示就有不同的讀數,兩者每天的時差都不同,雖然如此,幸好兩者之間的差別是固定的,我們可以將這些時差列成表或製成圖,以後讀了日晷時間,再查一下表,就可以將這一部分的差別補正過來。』

唉~因為太複雜了,恐怕得修邱教授的課才能恍然大悟呢!

 

 

2009.07附註

『相片中有些投影竿是垂直於牆壁的,因為它只要用竿子末端圓點的影子來指示時間和日期。而竿子本身的影子我們應該視而不見的,忽略它。』感 謝邱紀良 教授指導:『這裡大部分的垂直式日晷都是偏向垂直的,請參考 Sundials 日晷天地
在《日晷百變》書裡有一章討論到這種偏向日晷,這些日晷的晷針上端都應指向北極星,所以南偏西和南偏東的日晷的晷針尖端向下(指向南極),北偏西和北偏東的日晷的晷針尖端向上(指向北極)。它們的小時線都不是平行線。

所謂:『如果採取向東或向西這種方位,其標竿是傾斜的,但與面板平行。標竿立足點的位置必定是在上、下午 6 點鐘的位置,其時間指示線條是由一群不等距的平行線所組成的。』 指的是「正東向」或「正西向」的日晷。

波登湖畔教堂的三個垂直日晷,分別應屬於:南偏西(正門的那個),南偏東(側面的那個),和北偏東(背面)日晷。若另一側還有,將是北偏西日晷。
加美許郵局的日晷南偏東約30度。
羅騰堡市政廳的稍微偏東。
烏茲堡的正南向偏東一點點。
巴登巴登教堂的也是稍微偏向。左邊的是西向偏南一點,右邊的是南稍偏東。』

 

 
分類:科學五四三 2008/08/09 09:41

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