日出而作,日入而息,根據(jù)太陽(yáng)測(cè)定時(shí)間古已有之。一年有24個(gè)節(jié)氣,不同節(jié)氣的正午太陽(yáng)高度各不相同,晝夜長(zhǎng)短也不同。日晷就是一種根據(jù)太陽(yáng)高度來(lái)測(cè)時(shí)的工具。一般的日晷都必須先測(cè)定正南和正北方向,然后才能進(jìn)行測(cè)時(shí)。而節(jié)氣日晷卻不同,只要將窺管對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)就可以測(cè)時(shí),因此極為方便。節(jié)氣日晷的另一特點(diǎn)是,在測(cè)得地方時(shí)為正午12點(diǎn)時(shí),它就能自動(dòng)展示當(dāng)天是廿四節(jié)氣中的哪一個(gè)節(jié)氣。可見(jiàn),節(jié)氣日晷是一種全新思路的日晷(圖4-1-17-1)。
工具和材料
剪刀。
卡紙,漿糊。
活動(dòng)過(guò)程
1.在圖紙背面平抹漿糊,裱上卡紙,晾干后剪下10個(gè)零件。底版C可適當(dāng)再加一層硬紙(圖4-1-17-2)。
2.將E、F分別粘合為雙層。把F粘在D上標(biāo)f處(圖4-1-17-3)。把E粘牢在A背面的中心部位。注意A的中心小孔必須對(duì)準(zhǔn)E上的+中心,可用針刺穿二者的中心進(jìn)行定位。
3.根據(jù)觀測(cè)所在地的地理緯度(如北緯40),在A兩側(cè)相同的地理緯度(都是北緯40)刻度線之間畫上一根連接線,如在上海地區(qū)則可在標(biāo)上海字樣的虛線刻度之間畫上一根連接線。然后,依這根線將A向背面反折。用同樣的方法,將B也向背面反折。
4.在A上畫出緯度刻度連接線后,再在A的上半部用鉛筆淡淡地畫上5根相互間隔約1厘米的平行線,它們應(yīng)平行于原先已畫出的緯度刻度連接線。
5.把A、B折出的弓形部分粘在C上標(biāo)出的a和b處。
6.將D依虛線向背后反折后,把D上的圓孔套在A背面的E上,然后再把G粘在E上,使D可以轉(zhuǎn)動(dòng)。
7.將一段黑絲線從D上的+中心穿入,末端粘牢固定在反面。始后將D粘合成四方柱體。
8.將B的中心圓孔套在D側(cè)面的F上,然后把H粘在F上,使D可以在A、B之間自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
說(shuō)明與延伸
1.測(cè)時(shí)。
(1)將底盤C水平放置,箭頭朝向太陽(yáng)所在方位。然后轉(zhuǎn)動(dòng)窺管D對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng),使太陽(yáng)光線同時(shí)穿過(guò)兩個(gè)方孔。
(2)窺管D保持不動(dòng),拉直D上的絲線,使其貼在A上(絲線應(yīng)盡量平行于A上所畫的鉛筆平行線)。
(3)A上有13根日期刻度線(7月8日與6月6日重合),每根線上都有時(shí)間刻度(18時(shí)與6時(shí)重合)。測(cè)時(shí)時(shí),應(yīng)選用日期最近的一根日期刻度線,如1月4日可選1月6日刻度線。將窺管D對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng),再把絲線拉成水平,絲線便與所選定的一根日期刻度線相交于某一時(shí)間刻度,此刻度就是所測(cè)的時(shí)刻。如6月20日進(jìn)行測(cè)時(shí),拉成水平的絲線與所選定的6月22月的一根時(shí)間刻度線相交于線上的8時(shí)刻度,當(dāng)時(shí)就是早晨8時(shí)。 節(jié)氣日晷所表示的時(shí)間都是當(dāng)?shù)氐牡胤綍r(shí),即以太陽(yáng)運(yùn)行到當(dāng)?shù)卣戏降臅r(shí)刻為正午12時(shí)(指北回歸線以北地區(qū),下同),其他鐘點(diǎn)以此為基準(zhǔn)進(jìn)行推算。粗略地說(shuō),在青島、上海、福州一線測(cè)得的地方時(shí)與北京時(shí)間基本上是一致的;而在北京本地和南昌一線則要加15分鐘;呼和浩特、長(zhǎng)沙、廣州一線要加30分鐘;蘭州、成都、昆明一線要加1小時(shí);烏魯木齊、拉薩一線要加2小時(shí);東北地區(qū)則要減去30分鐘,才能使各地的地方時(shí)與北京時(shí)間相一致。
2.測(cè)節(jié)氣。
將底盤C水平放置,箭頭指向根據(jù)北極星測(cè)得的正南方。當(dāng)正午太陽(yáng)運(yùn)行到正南方時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)窺管D對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng),使太陽(yáng)光線同時(shí)穿過(guò)兩個(gè)方孔。這時(shí),窺管上的節(jié)氣指示箭頭所指著的B上的刻度,便是當(dāng)天的節(jié)氣刻度。
實(shí)際上,在測(cè)時(shí)的過(guò)程中,當(dāng)節(jié)氣日晷測(cè)得的時(shí)刻為12時(shí),D上的節(jié)氣箭頭同時(shí)指著B上當(dāng)天的節(jié)氣刻度,已經(jīng)指出當(dāng)天是什么節(jié)氣了。
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