定义

人体日晷是一种以人体为晷针的交互式地平日晷,包括日期线、时间点和站立在日期线上相应日期点的人三个部分。 因为有人的参与,人体日晷比其它形式的日晷更富有互动趣味性。

结构

人体日晷除了作为晷针的人之外,时间点和日期线具有下图所示的平面结构。

人体日晷结构图

需要强调的是,没有人的人体日晷是不完整的,只有观测者站在日期线上作为晷针, 并将自己的影子投向时间点,人体日晷才能称为真正的人体日晷。

原理

日晷利用晷针在太阳光下的影子移动来测量时间,是最古老的钟表,至少有两三千年的历史。 而人体日晷的历史可以追溯到1513年,当时法国的Brou教堂前就建了一个,这也许是世界上第一个人体日晷。 后来,一个名叫Vauzelard的人在1644年描述了这种移动晷针式日晷的理论。 人体日晷的时间点按椭圆排列,椭圆的形状和当地纬度有关,越靠近赤道越扁,越靠近北极越圆。 为了读出正确的时间,观测者必须站立在南北子午线上对应日期的站立点上。

日晷只能测量白天的时间,所以人体日晷的椭圆晷迹是一段椭圆弧。 为了刻划方便,通常只在椭圆弧上标出整点时刻,称做时间点。 一年之中观测者所有的站立点组成子午线上的一条线段,称做日期线。 因此,时间点、日期线和观测者本身是人体日晷的三要素。 如果把反应地球绕太阳公转的日期线作为天,反应地球自转的时间点作为地, 那么,以人体作为晷针的人体日晷就是天地人三位一体的时空所在。

误差

地球24小时自转一周,太阳在天空中每4分钟转过1度, 而太阳本身的盘面大小约0.5度,因此,一般日晷能达到的测时精度为1分钟左右。 另外,日晷测量的是当地真太阳时,与平均时间有一个周年变化的偏差,这一偏差称为均时差,最大可达十几分钟。 这是由于地球的轨道倾角和轨道离心率造成的。 地球自转轴与公转轨道面夹角的变化在一年之中可使日晷时间产生7.66分钟的振荡, 而地球的椭圆公转轨道在一年之中可使日晷时间产生9.87分钟的振荡, 这两种效应迭加起来,可使日晷时间达到十几分钟的偏差。 下图是均时差的周年变化曲线。

均时差周年变化曲线

种类

人体日晷是一种建造在水平基面上的日晷,这一基面可以是广场、草坪、楼顶、塑胶操场等各种平面。 日期线是人们站立的地方,一般与基面持平,可以刻划、喷绘或者以地贴的形式贴在基面上。 时间点用以标记晷迹椭圆上整点时间参考点,其形式一般不受限制,除了刻划、喷绘、地贴之外,还可以是雕塑等形式。 按时间点距离建造基面的距离,可以将人体日晷分为三类: