日晷：古人依靠太阳照射的影子计时，那阴雨天没有太阳怎么办

关于日晷去年改编自马伯庸小说的《长安十二时辰》隆重上映，影片中，有大量日晷的镜头，不难发现，在唐代这种日晷计时极为盛行。现在日晷在我们的生活中也比较常见，多在一些古代大院之内。比如故宫内，乔家大院内等，都有这种类似于钟表一样的计时工具，那么日晷不用机械，不用电池，怎么准确记录时间呢？从日晷的表盘上，我们可以发现，日晷上的刻度是中间指针的影子落上的，也就是说影子就相当于我们的钟表指针。当太阳升起来，随着高度和方位的不同，影子的方位也不同，因为中间的指针是固定的，所以影子围绕着中间的指针“转动”，如此一来，就可以达到我们想要的效果。既然日晷是利用指针的影子来计时，那就得必须有太阳，如果遇到下雨天没有太阳怎么办？日晷的来源在我国古代，有关日晷最早的记录是在周朝，周朝人们就已经习惯用日晷来计时，并且发明了其规则，即一天12个时辰，24个小时，并在日晷上详细标明其刻度。1897年，我国出土了现存最早的日晷，出土于自内蒙古自治区托克托，史料《汉书·律历志》中曾写司马迁：乃定东西，主晷仪，下刻漏。说明在古代，日晷的制作需要专业的人士制作，并且要熟悉天干地支等。其实在国外，希腊人在很早也已经利用日晷计时，虽然和我国的日晷外形上有所区别，但是原理作用大同小异，毕竟我们共用一个太阳，外国人发现日晷计时也是情理之中。英国科学家李约瑟在他的《中国科学技术史》一书中，就明确表明，日晷在世界的发展中，中国和西方是并行的。也就是说，我国古代人民也较早地掌握了先进的天文技术。日晷的结构和原理在一些现存的日晷中，虽然其表盘上所绘的刻度有所不同，但大体上都非常相似，结构上，晷面都是倾斜于水平面，由晷面、晷针、刻度组成。相对来说，还是非常简单的。一般来说，日晷的晷面上是三个圆，最里面的圆圈表示天干地支，即：子、丑、寅等，中间标有12个时辰，外圈对应的“初”“正”两格。这种日晷在古代较为复杂，实质上，在民间日晷中，只用来记录一天的时间，不用来记录节气。那些记录节气的日晷，多数是赤道式日晷，可以记录春分秋分等，《周髀算经》中记载：故冬至日晷丈三尺五寸，夏至日晷尺六寸。冬至日晷长，夏至日晷短。在一天中，当太阳照射到晷针上，影子就在相反的方向，我们在这个方向标上刻度，比如上午9时。随着太阳的升起来，影子在不断变短，下午影子又逐渐拉长，这也是为什么要做成斜式的原因。无论我们是在北半球还是南半球，影子的长度和方向都是在变化的，理论上来说，根据影子的方向和长度都可以计时，但是相对而言，用影子的方位计时显得更为方便。古代人们很早就发现，太阳的东升西落，一年内太阳的变化等，所以太阳是古人最好奇的天文现象之一，可以说，日晷是古代人们根据地球的自转和公转而发明的最简单实用的计时工具。但是，由于日晷的计时必须依靠太阳，所以当晚上来临，或者下雨天来到，日晷就没有用武之地了。下雨天需要“水钟”等计时器，晚上可能就需要打更了。古代的计时器漏壶1968年，在我国河北出土了一个青铜漏壶，经过专家考证，这种漏壶往往都是三个在一起共同工作，壶壶相连，在最下面的壶里，刻有刻度，用来计时。而且，这种刻度非常精确，比日晷更加地准确。而且在漏壶的两侧，专家还发现了节流装置，用来控制水的流速。不过这种漏壶因为做工简单，而且都是青铜，极其容易被腐蚀，慢慢就变得不实用了。漏刻在漏壶的基础上，经过原料和外观的改进，漏刻的出现，弥补了计时器的不足，在古代，漏刻具有极其重要的军事价值。《六韬·分兵》中就有：明告战日，漏刻有时。漏刻是战时计时工具，在征战中，几时城门打开，几时班师回朝，都有重要的时间根据。在古代，漏刻慢慢成了民间的计时工具，朝廷开始在民间重要的关卡设置“谯楼”，用来专门给百姓计时用。同时也有防火防盗的作用，打更人会夜夜死守，保证不会出错。在古代，这种在“谯楼”上班的人达20多人，他们往往各司其职，为铜壶保养，为铜壶保温等。东汉的科学家张衡，发现漏刻的级数越多，其记录的时间越准确，所以张衡发明了多级漏刻，将昼夜的误差稳定在40秒直到1657年，欧洲人发明了摆钟，才将昼夜差缩短到20秒，我国漏刻领先时间计时足有1500多年。水运仪象台在北宋，宰相苏颂带领百姓建造了更加高级的计时器，水运仪象台，整个工程耗资五万钱，这充分说明了我国古代对时间的重视。其原理和漏刻相似，只是用了更多级的漏刻，推动天文钟和浑象仪，以达到报时的功能，可见我国古人的智慧。现代的日晷随着社会的发展，古代的日晷显然不适用了，我们想知道时间，看看手机就可以知道。如今，日晷的身影只有在一些博物馆或者旅游景点才可以看到。为了让人们方便认识日晷，现代的人们在日晷的上面标上了阿拉伯数字，这样更加容易理解日晷的原理，这在我们的小学自然课本中常常见到。古代的人，囿于科技水平的限制，对天文现象虽然感兴趣却无法有更大的发现，如今我们有天文望远镜，想知道宇宙中的动态随时都可以。尽管如此，日晷的发明还是带动了我国古代天文观测的发展。相信在以后，我们会发现更加有趣的天文现象，发明出更加先进的科学仪器。