圭表、日晷

圭表和日晷都是以太陽為觀測目標的計時儀器,它們結構簡單是中國流傳於世的最古老的天文儀器。它們的創制年代久遠,已不可考。現在一般人所言的圭表是由表發展而來,而日晷是再由圭表演變而來。所謂的表,最初就是一根直立於平地上的竿子或石柱,遠古人們在生活中就發現太陽照射下的物體影子,其方向和長短會隨著太陽所在位置而有規律地變化。逐漸地,就有人想到用竹竿或石柱來專門作為觀測影子變化的工具,這就產生了最古老的天文儀器----表。表的結構雖然簡單,但用途卻很多,譬如可依據影子的方向和長短定出方向、節氣、時刻、地域等。這些工作項目,後來都各自發展出許許多多的專用儀器和觀測方法。例如,圭表是根據正午時表影長度的變化來定節氣、定年長的儀器。而日晷是利用一日之表影的方向變化來定出時刻的專用儀器。圭表是由直立於平地的表和一個正南北方向平放的尺(圭)組成。大約最晚在春秋中葉,利用圭表測量日影,已經是制定曆法的重要方法了;利用此法測定出回歸年長度為365.25日。

<<圭表>>
日晷
<<日晷>>

日晷源於圭表。因著地球繞著太陽公轉,造成正午時分表影每天有著長短變化而有了節氣和年長的差異。又因著地球的自轉,形成一天之內表影的方位和影長也有規律的變化。日晷就是利用表影的方位變化來測定每天的時刻。日晷是由一根表(稱為晷針)和刻有時刻的晷面所組成。依晷面所放位置的不同,日晷可分成地平日晷(晷面水平放置而晷針指向北極,其晷面和晷針夾角就是當地的地理緯度)、赤道日晷(晷針平行地球自轉軸而晷面呈現北低南高狀擺放,其晷面和晷針垂直)、立晷(晷面平行卯酉面)、斜晷(晷面置於任何其它方向)等。

目前出土年代最早的,是清光緒23年(西元1897年)在內蒙古(山西托克托城)呼和浩特出土的玉盤日晷。其長寬分別為27.5公分和27.4公分(近方形石塊)、厚為3.5公分、外圓直徑為23.2至23.6公分、字徑約為0.4-0.6公分。儀面上刻有輻射條紋、三個圓周和一至六十九(按順時鐘方向排列,數碼以小隸書寫)的數字,也就是這些輻射條紋是等分圓周為100分(但空31分處向太陽);兩條輻射條紋間的夾角等於中國古代地平徑度3.6525度。兩圓之間刻有一正方形,正方形的四角還刻有它的對角線的延長線將圓周又分成四等分。其三圓周和刻字、刻度都較工整,但方框、四維(表示東北、東南、西南、西北)、子午(北方和南方)、卯酉二繩線的刻劃卻很粗糙,可能是後來加上的。這種赤道日晷推測是秦末時期所習用的儀器。有人認為呼和浩特出土的這類儀器,其用途是測方位,應稱之為晷儀。