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簡(jiǎn)介

在英格蘭薩?？丝W德堡，在議論大廳面向南南西的垂直日晷。

日晷有許多不同的樣式。有些使用陰影或陰影的邊緣，而有些利用線或光點(diǎn)來(lái)顯示時(shí)間。

產(chǎn)生陰影的物體稱為日規(guī)，可以是一根細(xì)長(zhǎng)的桿子，或是其它有明銳或直線邊緣的物體。日晷有許多類型的日規(guī)，日規(guī)可以是固定不動(dòng)的，也可以隨著季節(jié)移動(dòng)，日規(guī)的方向可能是水平或垂直于地面，或平行于地球自轉(zhuǎn)軸的指向，或透過(guò)數(shù)學(xué)的計(jì)算，朝向任何的方向。

當(dāng)日晷使用光來(lái)指示時(shí)間，會(huì)讓陽(yáng)光透過(guò)窄窄的狹縫或柱面透鏡聚焦，形成平行的光。陽(yáng)光經(jīng)過(guò)一個(gè)小孔或一個(gè)小圓鏡的反射可以形成光點(diǎn)，也能用來(lái)指示時(shí)間。

日晷可以有各種不同的表面來(lái)承接光點(diǎn)或陰影。平面是最常用的表面，但是也有球面、圓筒、錐狀和其他的形狀，以提高準(zhǔn)確性或只是為了美觀。

日晷在GG的可攜性和指向上也有所不同。許多刻度盤需要知道所在地的緯度、精準(zhǔn)的垂直方向（使用水平儀或垂直氣泡），并且要指向真北。便攜式的刻度盤可以調(diào)整：例如，它可能有兩種以不同規(guī)則制做的刻度盤，像是水平和投影日晷的刻度盤，一起裝在同一個(gè)盤子上。在這樣的設(shè)計(jì)下，只有正確放置時(shí)才會(huì)顯示一致的時(shí)間。

日晷顯示的是地方太陽(yáng)時(shí)，有些在設(shè)計(jì)上作了變更，可以顯示平太陽(yáng)時(shí)或是日光節(jié)約時(shí)間。例如，要符合官方時(shí)鐘的時(shí)間，可能需要進(jìn)行三種類型的修正。

首先，地球的軌道不是理想的圓，自轉(zhuǎn)的軸也沒(méi)有垂直于軌道平面，因此日晷顯示的太陽(yáng)時(shí)與鐘表時(shí)在一年中的每一天都會(huì)有些許不同的差異。這種差別稱為均時(shí)差，其的最大值可以達(dá)到15分鐘。一個(gè)復(fù)雜的日晷，可以彎曲它的晷針或時(shí)間線來(lái)納入這樣的修正。但是日晷通常都是很簡(jiǎn)單的，使用小說(shuō)明板或均時(shí)差表給出一年中不同日期的修正量。

其次，太陽(yáng)時(shí)必須修正日晷所在地的經(jīng)度相對(duì)于官方時(shí)間所在時(shí)區(qū)經(jīng)度上的差別。例如，在英國(guó)格林尼治西方的日晷，使用同一個(gè)時(shí)區(qū)的時(shí)間，顯示的時(shí)間會(huì)比官方的時(shí)間早。它會(huì)在官方時(shí)間的中午過(guò)后，才會(huì)因?yàn)樘?yáng)稍晚些通過(guò)子午線而顯示正午的時(shí)間。這種修正往往可以經(jīng)由旋轉(zhuǎn)經(jīng)度上相差的角度來(lái)加以修正

最后，如果還要調(diào)整日光節(jié)約時(shí)間，日晷需要將太陽(yáng)時(shí)調(diào)整一個(gè)定量的時(shí)間，通常是一小時(shí)。這種調(diào)整通常是使用說(shuō)明版，或是標(biāo)示兩組時(shí)間來(lái)做修正。

太陽(yáng)的視運(yùn)動(dòng)

一個(gè)赤道日晷的頂視圖。小時(shí)線在圓上是等分的。同樣的，晷針（細(xì)圓柱棒）的影子也是均勻的移動(dòng)；晷針的長(zhǎng)度是圓盤外圈半徑的5/12。此動(dòng)畫模擬的是在夏至日的上午3點(diǎn)至下午9點(diǎn)（不修正日光節(jié)約時(shí)間），當(dāng)時(shí)太陽(yáng)的位置在赤緯的最大值（大約23.5°）。當(dāng)天，在北緯57.05° ，大致是亞伯丁和阿拉斯加的地理緯度，日出和日落時(shí)間大約是上午3點(diǎn)和下午9點(diǎn)。

從太陽(yáng)的視運(yùn)動(dòng)最容易理解日晷的原理。地球在它的軸上自轉(zhuǎn)，并以橢圓軌道繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。一個(gè)良好的近似，假設(shè)太陽(yáng)是在天球上穩(wěn)定的圍繞著地球的天體，每24小時(shí)繞著天球的軸轉(zhuǎn)一圈。天球的軸是連接兩個(gè)天極之間的直線。 由于天球的軸和地球的自轉(zhuǎn)軸是對(duì)齊的，所以當(dāng)?shù)氐乃矫媾c軸的夾角就是地理緯度。

不同于恒星的是，太陽(yáng)會(huì)改變它在天球上的位置。在春天和夏天，它的赤緯度數(shù)是正值（在北天球），秋天和冬天，赤緯值是負(fù)的，并且有赤緯數(shù)值是零的（即位于赤道時(shí)的春分和秋分）。太陽(yáng)的黃經(jīng)也會(huì)改變，每年在天球上環(huán)繞一圈。太陽(yáng)在天球上經(jīng)過(guò)的路徑稱為黃道，黃道在天球上經(jīng)過(guò)的星座被等分為12個(gè)區(qū)域，稱為黃道12宮，太陽(yáng)每年依序經(jīng)過(guò)這12個(gè)區(qū)域。

在新加坡植物園的日晷。事實(shí)上，這個(gè)日晷的設(shè)計(jì)反映出新加坡幾乎位于赤道上。

這種形式的日晷有助于理解太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)。如果投射影子的晷針對(duì)準(zhǔn)了天極，它的影子會(huì)以穩(wěn)定的速度移動(dòng)，并且這種旋轉(zhuǎn)會(huì)隨著季節(jié)改變。這是最常見(jiàn)的設(shè)計(jì)，在這種情況下，全年都可以使用相同的時(shí)間線。如果接收陰影的表面垂直與晷針（如赤道日晷）或環(huán)繞著晷針（如環(huán)形日晷），小時(shí)線會(huì)是等距劃分。

在其它情況下，即使陰影是均勻的移動(dòng)，時(shí)間線的分配會(huì)是不均勻的。如果晷針沒(méi)有對(duì)正天極，或是它的陰影是不均勻的移動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)和時(shí)間線必須作相對(duì)應(yīng)的修正。光線若是掠過(guò)晷針上的一個(gè)小孔，或從鏡子反射，就必須依據(jù)天極來(lái)追蹤影錐。相對(duì)應(yīng)的光點(diǎn)或指標(biāo)如果落在一個(gè)平坦的平面上，將描繪出如同雙曲線、橢圓或圓（在北極或南極點(diǎn)）的圓錐曲線。

圓錐曲線是光的影錐與平面相交的截點(diǎn)組成的線。影錐和圓錐曲線會(huì)隨著季節(jié)變化而改變，也就是隨著太陽(yáng)的赤緯變化而改變；因此，跟隨著光點(diǎn)位置的反射或陰影位置顯示的日晷，其小時(shí)線會(huì)有周年性的不同變化。這些都會(huì)在牧羊人日晷盤、戒指日晷和方尖石的垂直日晷盤面上呈現(xiàn)出來(lái)?；蛘?，日晷可以改變晷針相對(duì)于時(shí)間線的位置或角度，例如投影日晷或朗伯日晷的晷針。

歷史

世界上最早的日晷來(lái)自埃及的帝王谷（大約公元前1,500年）。

在古老的埃及就有日晷的存在，且其他文化古國(guó)，包括中國(guó)、希臘和羅馬都存在使用日晷的史料。

從考古紀(jì)錄上所知，最古老的日晷是古埃及天文學(xué)的方尖碑（公元前3,500年）和巴比倫天文學(xué)的影鐘（公元前1,500年）。據(jù)推測(cè)，人類在更早的日期就已經(jīng)知道陰影的長(zhǎng)度可以量度時(shí)間，但很難得到驗(yàn)證。大約在公元前700年，舊約描述了一個(gè)日晷－在大先知書的以賽亞書38:8和歷史書的列王紀(jì)20:9提到 亞哈謝的日晷 。羅馬作家Marcus Vitruvius Pollio（公元前25年）列出了當(dāng)時(shí)所知的日晷和影鐘。意大利天文學(xué)家Giovanni Padovani在1570年發(fā)表一篇日晷的論文，其中包括制造和勾勒出鋪設(shè)壁畫（垂直）和水平日晷的說(shuō)明。Giuseppe Biancani的 Constructio instrumenti ad horologia solaria （約1620年）就在探討如何制作一個(gè)完美的日晷。從16世紀(jì)以后，它們被廣泛的使用。

中國(guó)早在古代就將一根標(biāo)準(zhǔn)高度為八尺的竿子垂直豎立在水平的地面上，在一天里從早到晚觀察竿子投影的變化，就可以用來(lái)計(jì)量白天的時(shí)間。東漢許慎《說(shuō)文解字》云：“晷，日景也?！贝颂帯叭站啊奔础叭沼啊薄?

日晷的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施

以適當(dāng)角度傾斜安置的指針或稱為日規(guī)，是日晷上唯一需要經(jīng)驗(yàn)才能安裝的組件，因此大量生產(chǎn)用以顯示時(shí)間的庭園日晷，多半不能正確的顯示時(shí)間。在北緯45度或更高的緯度上也有許多日晷在使用。

日晷只要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整晷針的傾斜角度，與地球的自轉(zhuǎn)軸平行，就能在不同的緯度上使用。也就是說(shuō)晷針的末端在北半球必須指向天球的北極點(diǎn)，在南半球則要指向天球的南極點(diǎn)。而除了對(duì)準(zhǔn)南北極點(diǎn)之外，在刻度盤上的時(shí)間標(biāo)示角度不是等距的，也需要配合著調(diào)整。同樣的，刻度盤被扭曲的日晷也不能正確顯示的時(shí)間。

在塔甘羅格的地平日晷（1833年）

如果要顯示標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，日晷的設(shè)計(jì)就需要能轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)調(diào)整經(jīng)度造成的時(shí)間偏差，由于每15度是一個(gè)時(shí)區(qū)，所以轉(zhuǎn)動(dòng)的最大范圍是向東或西7.5度，但是晷針仍然必須對(duì)準(zhǔn)天球的北(南)極點(diǎn)。不過(guò)即使日晷就放置在時(shí)區(qū)的中心經(jīng)度線上，還是要作均時(shí)差的校正。

要修正日光節(jié)約時(shí)間，刻度盤上就需要有兩組的數(shù)字或是使用修正表，而且還是要作時(shí)區(qū)內(nèi)的經(jīng)度偏差修正。而對(duì)有兩組數(shù)字的日晷，還有個(gè)非正式的規(guī)范，就是夏天的數(shù)字要用暖色表示，冬天的數(shù)字則用冷色來(lái)表示。

通常日晷顯示的真太陽(yáng)時(shí)與鐘表顯示的時(shí)間會(huì)有差異，這就是所謂的均時(shí)差，在一年之中最大的差值可以達(dá)到15分鐘。均時(shí)差的成因是地球的軌道是橢圓形的，還有自轉(zhuǎn)軸與軌道面之間的傾斜。所以一個(gè)好的日晷必須附上一張永久性對(duì)照表，最少要以月為單位來(lái)修正均時(shí)差。比較復(fù)雜的做法則是將時(shí)間的標(biāo)示作成曲線，或是將晷針作成弧度，或是其他的方法將均時(shí)差直接修正。

歷史古跡

1985年10月10日－考古學(xué)家們?cè)诿绹?guó)伊利諾伊州西南部的一條河谷中修復(fù)了一座巨大的古代印第安人日晷。這個(gè)直徑136米的圓圈是由40棵6米高的杉樹(shù)干圍成的，據(jù)考證，公元900-1100年間居住在這一帶的克赫克雅印第安人就是用它來(lái)分辨四季，確定日期的。

專門名詞

一般情況下，日晷顯示的時(shí)間是由一段陰影或光，投擲在稱為鐘面或盤面的表面上。雖然，通常是在平面上，但也可能是一個(gè)球體、圓柱、角椎、螺旋結(jié)構(gòu)和其他各種形狀的內(nèi)部或外部表面。

以陰影或光線落在刻度盤的表面所顯示的時(shí)間，通常會(huì)刻畫上小時(shí)線。這些線通常是直線，但也有可能是彎曲的，完全看日晷是如何的設(shè)計(jì)（見(jiàn)下文）。在有些設(shè)計(jì)中，可能有一年中的日期設(shè)定，或可能需要知道日期才能找到正確的時(shí)間。在這些情況下，可能有多條時(shí)間線分別用在不同的月份，或可能設(shè)置能計(jì)算月份的機(jī)制。除了時(shí)間線，刻度盤面可能還會(huì)提供其他的資料－－如地平圈、赤道和回歸線－－這些統(tǒng)稱為盤面工具。

制造陰影或光，以投射在刻度盤的整個(gè)部分稱為日規(guī)（gnomon） ，也常被當(dāng)成日晷。然而，日規(guī)有用的部分通常只是產(chǎn)生陰影的邊緣（或一段線性的特征）所投下來(lái)的陰影以確定時(shí)間；這段線性的邊緣才真正是日晷的晷針（style）。這個(gè)晷針的排列平行于天球的軸，因此會(huì)與當(dāng)?shù)氐牡乩碜游缇€一致。在某些日晷的設(shè)計(jì)上，晷針的形狀只是在整體尖端的一個(gè)點(diǎn)狀物，用于確定日期和時(shí)間；這個(gè)點(diǎn)狀物被稱為日晷的節(jié)點(diǎn)（nodus） 。有些日晷使用晷針和節(jié)點(diǎn)確定日期和時(shí)間。

晷針相對(duì)于盤面通常是固定的，但并全都是這樣；在一些設(shè)計(jì)，如正投影日晷（analemmatic sundial），晷針是依月分（日期）移動(dòng)的。如果晷針是固定的，在盤面上位于晷針垂直處下方的線稱為 副晷針 （ substyle ） ，意思就是在晷針的 下方 。晷針與刻度盤面之間的角度稱為 晷針高度 ，但此處的 高度 即為 角度 ，是與一般不同的用法。在許多的墻面日晷， 副晷針 與正午線不相同（見(jiàn)下文）。在刻度盤上的正午線和副晷針之間的角度距離稱為 副晷針距離 ， 距離 在此處的意思也是 角度 ，這又是一個(gè)不尋常的使用法。

傳統(tǒng)上，許多日晷都有銘文。這些銘文通常是警語(yǔ)或諷刺短詩(shī)的風(fēng)格：深沉的思考與反應(yīng)時(shí)間和生命的短暫，但有時(shí)會(huì)展現(xiàn)日晷制造者的幽默或俏皮 。

如果刻度盤上的時(shí)間線是等距離的直線，這個(gè)日晷會(huì)被稱為 等角 （ equiangular ）。多數(shù)的等角日晷都有固定的晷針，并且其指向會(huì)與地球的自轉(zhuǎn)軸對(duì)齊，同時(shí)接收影子的表面相對(duì)于軸也是對(duì)稱的；這些例子包括赤道式日晷、赤道弓形日晷、環(huán)形日晷、渾天儀、圓柱形日晷和圓錐形日晷。然而，其他的設(shè)計(jì)也有等角日晷，像是投影日晷中的朗伯日晷，它的晷針是可移動(dòng)的。

在南半球的日晷

在南半球澳大利亞伯斯的日晷。放大可以看見(jiàn)時(shí)間線是逆轉(zhuǎn)的，讀出來(lái)的時(shí)間要參考均時(shí)差圖做修正。

在半球的某個(gè)特定緯度上的日晷，換到另一個(gè)半球在相對(duì)的緯度上要反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)使用。 在北半球正對(duì)著南方的垂直日晷，在南半球就要改成正對(duì)北方的垂直日晷。水平日晷的改正，則要找到真北或南，兩者都要經(jīng)過(guò)相同的程序 。晷針，要設(shè)置正確的高度角，在南半球要指向真南極，就如同在北半球要指向真北極 。同時(shí)，時(shí)間線也會(huì)在相對(duì)的方向上，所以時(shí)間線是逆時(shí)針?lè)较?，而不是順時(shí)針?lè)较?。

在一個(gè)半球設(shè)計(jì)的日晷，它的盤面是水平的平面；移到另一個(gè)半球就可以在互余的緯度上作為垂直的墻面日晷。例如，在澳大利亞伯斯的緯度是南緯32度，就可以移至北緯58度（也就是90 - 32）做為正對(duì)南面的垂直日晷，這個(gè)位置比蘇格蘭的伯斯偏北一點(diǎn)。在蘇格蘭的這個(gè)垂直墻面會(huì)與澳大利亞的水平面平行（忽略經(jīng)度上的差異），所以這兩個(gè)日晷是一模一樣的。

在南半球使用的日晷比北半球少。一個(gè)原因是南半球的均時(shí)差與季節(jié)不對(duì)稱（參見(jiàn) 下文）。從11月初至2月中，當(dāng)南半球的夏季時(shí)，日晷的時(shí)間與鐘表可以相差達(dá)半小時(shí)，這增加了它成為計(jì)時(shí)器的難度。在北半球的夏天，這個(gè)差異大約只有這個(gè)最大值的三分之一，并且往往可以忽略而不去計(jì)較這個(gè)誤差。由于日晷通常都在夏季使用，所以北半球的環(huán)境比較合適。

從日晷讀取的時(shí)間調(diào)整暨計(jì)算鐘表時(shí)間

日晷與鐘表之間最常見(jiàn)也是最大的差異就在日晷的時(shí)間線沒(méi)有正確的指向或是正確的制定小時(shí)線。例如，如上文所述，大多數(shù)的商業(yè)日晷都被設(shè)計(jì)為 地平日晷 。這樣的一個(gè)日晷要能精確，必須依據(jù)當(dāng)?shù)氐木暥仍O(shè)計(jì)，它的晷針必須平行與地球的自轉(zhuǎn)軸，晷針和地平面的高度（它與水平線的角度）必須符合真北的高度。調(diào)整晷針的高度，日晷必須調(diào)整高度，略微向上和向下調(diào)整，同時(shí)還要保持晷針南北方向的對(duì)齊 。

夏令時(shí)（日光節(jié)約）的調(diào)整

世界上有一些地區(qū)有實(shí)行日光節(jié)約時(shí)間，調(diào)整官方的時(shí)間，通常是一小時(shí)。 這種轉(zhuǎn)換必須添加到日晷的時(shí)間標(biāo)示上，使它能夠與官方的時(shí)間一致。

時(shí)區(qū)（經(jīng)度）的修正

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)區(qū)大致涵蓋15°度的經(jīng)度范圍，所以在那個(gè)時(shí)區(qū)內(nèi)的任何一個(gè)點(diǎn)，無(wú)論是否在那經(jīng)線上（通常都是15°的倍數(shù)），都是以那條經(jīng)現(xiàn)為準(zhǔn)，但其實(shí)每相差一度時(shí)間就會(huì)有4分鐘的差異。在插圖上，在時(shí)區(qū)西側(cè)的日出和日落時(shí)間會(huì)比 官方 的時(shí)間晚，相較之下東側(cè)的則會(huì)比較早。如果一個(gè)日晷的位置，就說(shuō)它是位于參考經(jīng)線西方5°，它的時(shí)間讀數(shù)就會(huì)慢上20分鐘，因?yàn)樘?yáng)每小時(shí)繞行15°的經(jīng)線，這在一整年當(dāng)中的修正都是常數(shù)。對(duì)于刻度盤是等角的赤道式、球面、或朗伯日晷，可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)盤面做出正確修正，而無(wú)須更改日規(guī)的位置或方向。然而，這種方法不是用于其他形式的日晷，像是水平式，必須經(jīng)由檢視才能做適當(dāng)?shù)男拚?

在最極端的情況下，包括日光節(jié)約時(shí)間，官方時(shí)間的正午可以提前三個(gè)小時(shí)（太陽(yáng)過(guò)中天的時(shí)間在官方時(shí)間的下午三點(diǎn)，3P.M.）。出現(xiàn)這種情況的地區(qū)包括阿拉斯加的最西邊、中國(guó)和西班牙。更多詳細(xì)的資料和例子，請(qǐng)參閱時(shí)區(qū)的偏差。

均時(shí)差修正

均時(shí)差 － 相較于鐘表上顯示的地方平均時(shí)，在軸上方的日晷時(shí)會(huì)出現(xiàn)比較”快”，在軸的下方日晷時(shí)則會(huì)比較”慢”。

The 赫斯特父子的日晷在1812年，使用一個(gè)圓形的尺規(guī)修正均時(shí)差?，F(xiàn)在展示在德比博物館。

雖然看起來(lái)太陽(yáng)幾乎是以等速的圍繞著地球旋轉(zhuǎn)，但其實(shí)是不一致的。這是因?yàn)榈厍虻淖赞D(zhuǎn)軸相對(duì)于軌道平面不僅是傾斜的，并且還是橢圓軌道（不是完美的圓軌道）。因此，日晷的時(shí)間不同于鐘表標(biāo)準(zhǔn)時(shí)。每年有四天，這個(gè)修正值為零，但在其它的日子，它的差值最大可以早或晚到15分鐘。這個(gè)修正的量，稱為均時(shí)差。這種修正是全球性的；它與日晷的緯度和形式?jīng)]有任何關(guān)系。但是它的變化也不會(huì)跨越很長(zhǎng)的時(shí)間，像是幾個(gè)世紀(jì)或更長(zhǎng)的時(shí)間 ，因?yàn)榈厍虻能壍篮妥赞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在緩慢的變化。因此，幾個(gè)世紀(jì)前做的均時(shí)差的圖和表現(xiàn)在明顯的是不正確的。讀一座舊日晷的時(shí)間要參照現(xiàn)在的均時(shí)差，而不是以當(dāng)時(shí)制作在盤面上的來(lái)修正。

在一些日晷上，有提供校正的均時(shí)差表附在其上的飾板。然而，在更復(fù)雜的日晷，這個(gè)程式可以做成自動(dòng)化的。例如，一些弓形赤道日晷有一個(gè)小輪，可以設(shè)定一年的時(shí)間；這個(gè)小輪轉(zhuǎn)動(dòng)赤道弓，抵消了時(shí)間的測(cè)量。在其它的情況下，時(shí)間線可能是曲線，或是赤道弓的形狀像一個(gè)花瓶，利用太陽(yáng)在一年中的緯度變化，適當(dāng)?shù)男拚龝r(shí)間 。

A 日光時(shí)間儀 （heliochronometer）是一種精準(zhǔn)的日晷，它在1763年由Philipp Hahn首度發(fā)展出來(lái)，并且大約在1827年由Abbé Guyoux加以改善 。它將視太陽(yáng)時(shí)修正為平太陽(yáng)時(shí)或其它的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。 日光時(shí)間儀通常可以顯示出一分鐘至數(shù)分鐘的世界時(shí)

許多形式的日晷都添加了日行跡將視太陽(yáng)時(shí)修正至平太陽(yáng)時(shí)。通常它的時(shí)間線形狀會(huì)依據(jù)均時(shí)差成為類似”8”字形的圖形（日行跡）。這消彌了地球軌道輕微的偏心和轉(zhuǎn)軸傾斜所造成與平太陽(yáng)時(shí)最大約15分鐘的時(shí)間差。這種形式的裝修會(huì)在復(fù)雜的水平和垂直日晷上看見(jiàn)。

在準(zhǔn)確的鐘被發(fā)明之前，在17世紀(jì)中葉，日晷是最普通的時(shí)計(jì)，并且被認(rèn)為能提供正確的時(shí)間，也沒(méi)有使用均時(shí)差。在發(fā)明好的鐘之后，日晷還是被認(rèn)為是準(zhǔn)確的，而鐘是不正確的。均時(shí)差被用在和今日相反的方向上，修正鐘的時(shí)間讓它和日晷一致。一些為鐘精心制作的"鐘差"（equation clock），像是約瑟夫威廉姆森在1720年的注冊(cè)的機(jī)制，可以自動(dòng)的完成這種修正（威廉姆森的裝置可能已經(jīng)首次使用了差速齒輪裝置）。直到1800年以后，不正確的鐘表時(shí)才被認(rèn)為是 正確的 ，而日晷時(shí)通常是 錯(cuò)誤的 ，均時(shí)差才變成現(xiàn)在的形式。

日規(guī)軸固定的日晷

日晷上最常用來(lái)觀測(cè)與形成陰影的晷針位置是固定，并且與地球自轉(zhuǎn)軸對(duì)齊，也就是指向真北和真南，而且與水平念的夾角等于當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥?。這根軸與天球軸對(duì)齊，它是指向目前的天北極，接近極星鉤陳一但并不是對(duì)準(zhǔn)它。更明確的說(shuō)，天極的直下點(diǎn)落在真實(shí)的北極，在赤道則是指向水平的向。在齋浦，著名的日晷所在地，日規(guī)提升的角度是26°55"，反映出當(dāng)?shù)氐木暥取?

在給定的任何一天，太陽(yáng)相對(duì)于軸的轉(zhuǎn)動(dòng)式均勻的，一小時(shí)大約15°，每24小時(shí)完成一個(gè)圓周（360°）。與軸對(duì)齊的日規(guī)所投下的陰影（半平面）充滿了被向太陽(yáng)的部分，同樣的也是每小時(shí)繞著天球的軸轉(zhuǎn)動(dòng)15°。接收這個(gè)陰影的面通常是平坦的，但也可以是球、圓柱、圓錐，或其他的形狀。如果陰影落在與天球軸對(duì)稱的面上（向是一個(gè)渾天儀或是赤道日晷），陰影在表面的移動(dòng)就會(huì)是均勻的；日晷上的時(shí)間線就是等距的。然而，如果接收陰影的面不是對(duì)稱的（像是多數(shù)的水平日晷），陰影在面上的移動(dòng)就不會(huì)是均勻的，時(shí)間線也就不會(huì)是等距的；一個(gè)例外是下面會(huì)介紹的朗伯日晷。

有些類型的日晷被設(shè)計(jì)成日規(guī)是固定的，但沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)天極，像是垂直的方尖碑。這種日晷將在#基于節(jié)點(diǎn)的日晷那一章節(jié)中介紹。

赤道日晷

在北京故宮的赤道日晷。 39°54′57″N 116°23′25″E ? / ? 39.9157°N 116.3904°E ? / 39.9157; 116.3904 ? ( Forbidden City equatorial sundial ) 晷針指向真北，與地平面的角度是當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥?。仔?xì)查看full-size image顯示有類似蛛網(wǎng)狀的日期環(huán)和時(shí)間線。

最簡(jiǎn)單的日晷就是赤道日晷，只是在圓盤的中心穿過(guò)一根平行于地球自轉(zhuǎn)軸的棒子，而圓盤的平面與地球的赤道面平行。赤道日晷的特征是接收陰影的盤面是平行于日規(guī)與晷針的“赤道盤面”（也稱為等晝夜平分盤面） 。這個(gè)平面被稱為赤道面，因?yàn)樗c地球和天球的赤道面是平行的。如果日規(guī)是固定和對(duì)齊地球的自轉(zhuǎn)軸，太陽(yáng)投下的日規(guī)陰影相對(duì)于地球的視轉(zhuǎn)動(dòng)就會(huì)是均勻的；這會(huì)使在赤道面上的陰影線均勻地轉(zhuǎn)動(dòng)。由于太陽(yáng)在24小時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)360°，所以在赤道日晷上的時(shí)間線每小時(shí)的角度為15°（360/24）。

角度的均勻性使這種日晷很容易建造。如果日晷的材料是不透明的，赤道盤面的兩面都需要標(biāo)示時(shí)間線，因?yàn)樵诙鞎r(shí)，晷針的影子會(huì)在下盤面，而夏天時(shí)晷針的影子會(huì)在上盤面。透明的盤面（例如玻璃），時(shí)間的角度必須標(biāo)示在向陽(yáng)面，然而，時(shí)間的數(shù)值（如果使用）在盤的兩面都需要標(biāo)示，但是面對(duì)太陽(yáng)和背向太陽(yáng)的兩面數(shù)值是不同的。

這種盤面的另一個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)是均時(shí)差（EoT）和日光節(jié)約時(shí)間（DST）的修正很簡(jiǎn)便，每天只需要旋轉(zhuǎn)適當(dāng)?shù)慕嵌取＿@是因?yàn)闀r(shí)間線在片面上的間隔是相等的。由于這個(gè)原因，通常公開(kāi)展示的日晷都會(huì)選用赤道日晷，它可以合理的準(zhǔn)確顯示真地方時(shí)。

通過(guò)下面的關(guān)系式可以修正均時(shí)差：

在接近分點(diǎn)的春分和秋分，太陽(yáng)移動(dòng)的的圓軌道接近赤道平面；因此在一年此刻，盤面上的陰影通常會(huì)模糊不清，而這是赤道日晷在設(shè)計(jì)上的一個(gè)缺點(diǎn)。

有時(shí)，赤道日晷上會(huì)加上一個(gè) 節(jié)點(diǎn) ，這可以讓日晷顯示出一年中的日期。在任何一天，節(jié)點(diǎn)的陰影會(huì)在赤道的盤面上沿著圓軌跡移動(dòng)，由它的半徑可以測(cè)量太陽(yáng)的赤緯。節(jié)點(diǎn)可以設(shè)置在日規(guī)的末端，或是晷針上的任何一處。古代有一種赤道日晷的變種只有節(jié)點(diǎn)而沒(méi)有晷針，同心圓與時(shí)間線的排列組成的結(jié)構(gòu)像一個(gè)蜘蛛網(wǎng) 。

水平日晷

在明尼蘇達(dá)州的水平日晷。2007年6月17日12:21。位置是北緯44°51"39.3"，93°36"58.4"。

在 水平日晷 （也稱為 庭園日晷 ）接收投影的面是對(duì)正于水平面，而不是垂直與晷針的赤道盤面 。因此，陰影現(xiàn)在盤面上的轉(zhuǎn)動(dòng)不是均勻的，時(shí)間縣之間的間隔需要依據(jù)計(jì)算

此處的L 是日晷的地理緯度（也是晷針相對(duì)于水平面的角度）， H H {\displaystyle H_{H}} 是給定的時(shí)間相對(duì)于盤面上正午時(shí)間線（這條線在晷面上永遠(yuǎn)指向真北）的角度， t 是在正午之前或之后時(shí)間的數(shù)值。例如，在下午3小時(shí)的時(shí)間線角度 H H {\displaystyle H_{H}} ，因?yàn)閠an 45° = 1，就等于SinL的反正切。當(dāng)L = 90° （在北極），水平日晷就變成赤道日晷；晷針就直直朝上（垂直），水平面對(duì)齊赤道平面；時(shí)間線的形式也變成 H H {\displaystyle H_{H}} = 15° × t，就像一個(gè)赤道日晷。在地球赤道的水平日晷，因?yàn)長(zhǎng) = 0°，水平的晷針就如同極日晷的例子一樣，必需從盤面升起（見(jiàn)下文）。

在英國(guó)倫敦邱宮外詳細(xì)的水平日晷。

水平日晷的主要優(yōu)點(diǎn)是容易讀取，并且太陽(yáng)整年都能照射到日晷的盤面，所有的時(shí)間線都與日規(guī)交叉在晷針與盤面交會(huì)的點(diǎn)。因?yàn)殛嗅槍?duì)正著真北，與水平盤面的夾角等于日晷所在地的地理緯度L。日晷的緯度若設(shè)計(jì)成在基礎(chǔ)上可以向上或向下調(diào)整，就可以適用在其他的緯度。例如，一個(gè)設(shè)計(jì)在緯度40°的日晷，如果將盤面向上傾斜5°，并且晷針依舊對(duì)齊地球的自轉(zhuǎn)軸，就可以在緯度45°使用。

許多觀賞用的日晷是為在北緯45度使用設(shè)計(jì)的。一些大量產(chǎn)的庭園日晷沒(méi)有正確的計(jì)算與刻畫時(shí)間線，因此永遠(yuǎn)不能正確的顯示時(shí)間（除了顯示正午時(shí)刻）。 名義上，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)區(qū)跨越15度寬的經(jīng)度，但會(huì)配合地理或政治邊界修改。一個(gè)日晷可以繞著它的晷針（但晷針必需對(duì)準(zhǔn)天極）轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整到正確的當(dāng)?shù)貢r(shí)區(qū)。大多數(shù)的情況，只要在7.5度的范圍內(nèi)向東或西轉(zhuǎn)個(gè)2到3度就夠了；這將導(dǎo)致日晷沒(méi)有相同角度時(shí)間線的差異。要正確的顯示夏令時(shí)，一個(gè)盤面就需要兩套數(shù)值或是修正表。一個(gè)非正式的標(biāo)準(zhǔn)是夏天的數(shù)值使用暖色調(diào)，冬天的數(shù)值使用冷色調(diào)。

由于時(shí)間線的分布不是等距的，因此均時(shí)差的修正不能以晷針為軸來(lái)旋轉(zhuǎn)盤面。這種類型的盤面的均時(shí)差通常要在盤面的空位上或附近制作修正表。

水平日晷做常見(jiàn)的場(chǎng)所是庭園、教堂和墓園等共區(qū)域。

垂直日晷

在英國(guó)諾福克霍頓廳的兩個(gè)垂直日晷 52°49′39″N 0°39′27″E ? / ? 52.827469°N 0.657616°E ? / 52.827469; 0.657616 ? ( Houghton Hall vertical sundials ) 。左邊和右邊的日晷正面分別對(duì)著南方和東方。兩個(gè)晷針是相互平行的，它們對(duì)水平面的角度等于地理緯度。面向東方的日晷是個(gè)時(shí)間線相互平行的極日晷，晷面與晷針是平行的。

在一般的 垂直日晷 ，接收影的平面是垂直的；一如往常，日規(guī)的晷針要與地球自轉(zhuǎn)軸對(duì)齊 。如同水平日晷，陰影的現(xiàn)在盤面上的移動(dòng)是不均勻的，日晷不是 等角 。如果垂直日晷的盤面朝向正南方，時(shí)間線的角度由相反的公式描述

此處的L 是日晷的地理緯度， H H {\displaystyle H_{H}} 是給定的時(shí)間相對(duì)于盤面上正午時(shí)間線（這條線在晷面上永遠(yuǎn)指向真北）的角度， t 是在正午之前或之后時(shí)間的數(shù)值。例如，在下午3小時(shí)的時(shí)間線角度 H H {\displaystyle H_{H}} ，因?yàn)閠an 45° = 1，就等于CosL的反正切。有趣的是，在面向南方的垂直日晷盤面上，影子的移動(dòng)是 逆時(shí)針 的，但是在水平和赤道日晷的盤面上，影子是順時(shí)針向運(yùn)行。

垂直日晷的盤面垂直于地面，它的方向直接朝向南方、北方、東方或西方的稱為 正向垂直日晷 。它被廣泛的認(rèn)為，并且在受人尊敬的出版品中：無(wú)論白天的日照時(shí)間有多長(zhǎng)，在一天當(dāng)中，一個(gè)垂直日晷的盤面被陽(yáng)光照到的時(shí)間不會(huì)超過(guò)12小時(shí) 。然而，有一種例外，就是位在熱帶地區(qū)面向著極區(qū)方向的正向垂直日晷（在北回歸線和赤道之間，朝向北方的垂直正向日晷。），從日出到日落之間受到陽(yáng)光照射的時(shí)間，在夏至前后會(huì)短暫的超過(guò)12小時(shí)。例如，在北緯20度的，在6月21日，陽(yáng)光照射在日晷北面的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)13小時(shí)又21分鐘 。不是正向南方的垂直日晷（在北半球）每一天受到陽(yáng)光照射的時(shí)間可能會(huì)很明顯的少于12小時(shí)，這取決于它們面對(duì)的方向和一年中的日期。例如，一個(gè)面向東方的垂直日晷，只能在早上顯示時(shí)間；在下午，陽(yáng)光就照不到它的盤面。正向東方或西方的垂直日晷是 極日晷 ，下文會(huì)說(shuō)明。面向北方的垂直日晷是不尋常的，因?yàn)樗荒茉诖禾旌拖奶焓褂?，并且除非在熱帶，將不能顯示正午前后的時(shí)間（即使在熱帶，也只能在仲夏顯示出正午前后的時(shí)間）。對(duì)非正向的垂直日晷－它們不是面向四方為－ 晷針的設(shè)置和時(shí)間線的計(jì)算，在數(shù)學(xué)上會(huì)變得很復(fù)雜； 經(jīng)由觀測(cè)來(lái)設(shè)置時(shí)間線可能反倒比較容易，但是至少要先計(jì)算設(shè)置晷針的位置；這種日晷稱為 斜向日晷 。

在捷克布拉格梅圖耶河畔新城的"雙"日晷；觀測(cè)者幾乎面向正北。

垂直日晷通常安置在建筑物的墻面上，例如市政廳，它們?cè)谀抢餂_天和高聳的墻壁上，很容易就可以從遠(yuǎn)處看見(jiàn)。在某些情況下，矩形的塔在四面都會(huì)設(shè)置垂直日晷，以完整的提供白天的時(shí)間。繪制在墻上或顯示在鑲嵌石塊上的盤面，日規(guī)往往是單獨(dú)的一根堅(jiān)固金屬棒，或是三根金屬的腳。如果墻面是朝向南方，但是沒(méi)有對(duì)著正南方，正午的時(shí)間線就不會(huì)倘晷針的下方，時(shí)間線就必須修正。由于日規(guī)的晷針必需與地球自轉(zhuǎn)軸平行，它永遠(yuǎn)只向真北，與水平面的角度也必須和地理緯度相同；正對(duì)南方的日晷，它與垂直面的角度語(yǔ)地理緯度的余角相等，也就是90°減去地理緯度 。

口袋日晷

這種可以折疊的德國(guó)日晷有一排日規(guī)，可以將晷針正確的調(diào)整至任何的緯度。當(dāng)陰影越過(guò)日晷，較小的晷面會(huì)顯示意大利和巴比倫的時(shí)間。盤面還可以顯示一天的長(zhǎng)度和太陽(yáng)在黃道12宮的位置。

極日晷

在澳洲墨爾本墨爾本天象廳的極日晷。

極日晷 ，接收日規(guī)上晷針投影的平面與晷針是平行的 。

因此，投影會(huì)落在日規(guī)另一側(cè)的表面上，太陽(yáng)相對(duì)于晷針的移動(dòng)是垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)。如同日規(guī)一樣，所有的時(shí)間線都會(huì)與地球的自轉(zhuǎn)軸對(duì)齊。當(dāng)陽(yáng)光幾乎平行于盤面時(shí)，影子的移動(dòng)會(huì)非常迅速，間距也會(huì)很大。朝向東面或西面的垂直日晷就是極日晷的極佳例子（正午時(shí)影子的移動(dòng)非常迅速）。然而，極日晷的盤面不需要垂直，它只需要與日規(guī)的晷針平行。因此，盤面相對(duì)于水平面的傾斜就是地理緯度，而晷針也有相同傾斜角度的日晷就是極日晷。時(shí)間線的垂直距離 X 可以由下面的公式描述：

此處的 H 是晷針在盤面上的高度， t 是在盤面中心時(shí)間前或后的時(shí)間（通常以整點(diǎn)標(biāo)示）。中心時(shí)間是晷針影子垂直落在盤面上的時(shí)間，對(duì)東向的極日晷而言是早上6點(diǎn)，西向的則是下午6點(diǎn)，前述傾斜角度的將是正午時(shí)刻。當(dāng)"t"接近距離中心時(shí)刻± 6小時(shí)的時(shí)候，間距"X"會(huì)發(fā)散到+ ∞；這發(fā)生在太陽(yáng)的光線成為平行于晷平面的時(shí)候。

斜向日晷

傾斜對(duì)日晷時(shí)間線造成的影響。在北緯51°，設(shè)計(jì)成朝向正南方的日晷（最左邊）顯示從早上6點(diǎn)至晚上6點(diǎn)所有的時(shí)間線，并且都對(duì)稱于12點(diǎn)的正午時(shí)間線和收斂于規(guī)根。相較之下，朝向西方的日晷（最右邊）時(shí)間線是平行的，并且只有下午的時(shí)間。在中間的分別朝向西南南方、西南方和西南西方，時(shí)間線不與12點(diǎn)的正午線對(duì)稱，而且上午時(shí)間線的間隔比下午的寬闊。

斜向日晷 是非水平設(shè)置，盤面沒(méi)有正對(duì)著正方位的東、西、南、或北 。像其他的日晷一樣，日規(guī)上的晷針還是需要與地球的自轉(zhuǎn)軸對(duì)齊，但是時(shí)間線不再會(huì)與正午線對(duì)稱。對(duì)垂直日晷，正午線和其他時(shí)間線的角度 H VD {\displaystyle H_{\text{VD}}} 可以由下面的公式得到。要注意的是 H VD {\displaystyle H_{\text{VD}}} 被定義為相對(duì)于正午線以順時(shí)針?lè)较蛟谏戏降慕嵌仁钦担晦D(zhuǎn)換成等值的太陽(yáng)時(shí)的時(shí)候，需要仔細(xì)考慮它屬于日晷的哪一個(gè)象限內(nèi) ：

此處的 L {\displaystyle L} 是日晷所在地的地理緯度； t 是在正午前或后的時(shí)間； D {\displaystyle D} 是相對(duì)于正南方的傾斜角度，在定義上由南向東是正值；而 s o {\displaystyle s_{o}} 是調(diào)整盤面方向的開(kāi)關(guān)值，盤面偏向南方的值為 +1，盤面偏向北方的值是 -1。當(dāng)這個(gè)日晷對(duì)正南方時(shí)（ D = 0 ° ° --> {\displaystyle D=0^{\circ }} ），這個(gè)公式就如同前述的垂直日晷，也就是：

當(dāng)日晷沒(méi)有對(duì)正四方位時(shí)，日規(guī)的副晷針就不會(huì)與正午線對(duì)齊。副晷針和正午線之間的角度 B {\displaystyle B} 可以由下式得出 ：

如果垂直日晷正對(duì)南方或北方（ D = 0 ° ° --> {\displaystyle D=0^{\circ }} 或 D = 180 ° ° --> {\displaystyle D=180^{\circ }} ），這個(gè)角 B = 0 ° ° --> {\displaystyle B=0^{\circ }} ，副晷針就會(huì)與正午時(shí)間線重合。

日規(guī)的高度，也就是晷針與盤面的夾角 G {\displaystyle G} ，由下面的公式得出：

Reclining dials

用于導(dǎo)航和計(jì)時(shí)的攜帶式日晷

大約在中世紀(jì)先進(jìn)的，便于攜帶的日晷被發(fā)展出來(lái)。

折疊式日晷

可攜帶的折疊式日晷

一種便于攜帶的日晷稱為 折疊式日晷 ，他有以絞鏈接合在一起的兩個(gè)小晷面，通常會(huì)折疊起來(lái)放在平整的小盒子內(nèi)，以方便放在口袋中。晷針則是在兩晷面之間的帶子，當(dāng)帶子被扯緊拉直時(shí)，兩個(gè)晷面會(huì)互相垂直，一個(gè)面形成垂直式日晷，另一個(gè)面則是水平式的日晷。 最考究的晷面材料是以白色的象牙制作，圖飾上來(lái)自中國(guó)的暗色真漆，晷針則是黑色的絲綢、亞麻或大麻纖維。

如果在晷針上正確的位置打個(gè)結(jié)作為節(jié)點(diǎn)，折疊式日晷也能當(dāng)作日歷來(lái)使用，至少可以顯示農(nóng)作的適當(dāng)時(shí)機(jī)。

讓兩個(gè)晷面以不同的角度結(jié)合(會(huì)產(chǎn)生不同的投影)，折疊式日晷便可以自行調(diào)整。當(dāng)兩晷面顯示出相同的時(shí)間，而且絞鏈?zhǔn)撬降?，折疊式日晷指示的是當(dāng)?shù)氐囊曁?yáng)時(shí)。另外，當(dāng)絞鏈朝向北方(在北半球時(shí))，折疊式日晷被旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度，晷針才能與地球的自轉(zhuǎn)軸平行，則當(dāng)正午、日出與日落時(shí)，折疊式日晷的時(shí)間不會(huì)受到緯度改變的影響，但是在早上9點(diǎn)和下午3點(diǎn)，緯度每偏差1度，在兩個(gè)晷面上的時(shí)間便會(huì)相差4分鐘（肇因于日晷在錯(cuò)誤的緯度上）。

這表示折疊式日晷可以像指南針一樣來(lái)使用，甚至可以測(cè)量緯度。也些折疊式日晷附有小的鉛錘和分度器來(lái)讀取正確的緯度；也有些附有指南針，可以測(cè)量地理上的特征。在古代，大型的(1米以上的)折疊式日晷曾經(jīng)被用于航海上。

于1742年在都柏林以黃銅制造的攜帶式日晷。

18世紀(jì)早期的攜帶式日晷

這一種形式的日晷以黃銅制造，直徑約8公分，當(dāng)攜帶外出時(shí)有黃銅的蓋子保護(hù)（圖中未顯示）。有些特點(diǎn)使他能保持足夠的精確度，如附有指南針可以正確的定出北方，時(shí)間的刻度為5分鐘。這個(gè)日晷是1742年由在都柏林的一位數(shù)學(xué)儀器制造商Gabriel Stokes制造的。

等高儀日晷(Elevation sundial)

等高儀可以顯示正確的日期，是使用在導(dǎo)航與天文學(xué)上的日晷。

在設(shè)計(jì)上是一個(gè)平坦的小圓環(huán)，有一個(gè)小把手，或是像表鏈上的飾物，還是小裝飾。. 當(dāng)以把手將環(huán)懸吊起來(lái)時(shí)，小孔會(huì)在環(huán)的內(nèi)側(cè)投下陰影，經(jīng)由環(huán)內(nèi)的標(biāo)示可以顯示時(shí)間，但使用者自己必須知道現(xiàn)在是上午還是下午。通常這個(gè)小孔被設(shè)置在一片可以滑動(dòng)和鎖住，用來(lái)調(diào)整日期的金屬片上。

在現(xiàn)代，美國(guó)的特種部隊(duì)仍然喜歡在他們的刀片上刻上一個(gè)簡(jiǎn)易的日晷，以便在手表失效時(shí)仍能知道時(shí)間。

在曼陀玲上的日晷，大約在 1612

建筑在巴黎的旅者日晷，可能是Butterfield在18世紀(jì)末葉制作的

精密日晷 (日光天文鐘)

一種精密的日晷，被稱為 日光天文鐘 ，可以校正視太陽(yáng)時(shí)為平太陽(yáng)時(shí)或是其他的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)。

日光天文鐘的精確度可以達(dá)到與世界時(shí)的差異少于一分鐘，相關(guān)的討論請(qǐng)參考Sundial Accuracy。

赤道弓形日晷

傳統(tǒng)上的日光天文鐘是 赤道弓形日晷 ，作為晷針的是一根伸展開(kāi)來(lái)與地球自轉(zhuǎn)軸平行的棒狀物，晷面是在在內(nèi)側(cè)標(biāo)示上了時(shí)間的標(biāo)線半圓形的環(huán)，環(huán)的直徑在2～3米，材質(zhì)是不會(huì)受溫度影響而膨脹或收縮的因鋼，這是在第一次世界大戰(zhàn)前在法國(guó)發(fā)明的鋼材，使鐵路整年都能暢通無(wú)阻。

讀取時(shí)間的方法是最簡(jiǎn)單的，只要看相兩個(gè)希臘瓶的弓形晷針在赤道環(huán)上的投影。[1]瓶型的陰影落在時(shí)間線上的位置可以指出一年中正確的日期和太陽(yáng)高度的改變。

目前最巨大的赤道弓形日晷是位在印度齋浦以石材制造的日晷，是一系列天文設(shè)施中的一件。

古希臘的日晷

在古希臘使用一種稱為 pelekinon 的日晷（軸像，明顯的因?yàn)榈葧r(shí)線和日期線的形狀，暗示這種古老的日晷是雙軸的 pelekus ）。 晷針是標(biāo)尺或是極，豎立在平面上或是半球型的晷面上，標(biāo)尺頂端的投影在平面的晷面上掃掠出雙曲線的軌跡，或在球面上畫出圓弧。這種日晷的優(yōu)點(diǎn)是可以確實(shí)的標(biāo)記出一年中所有季節(jié)的 時(shí)日。

地球儀式日晷

地球儀式日晷可以將時(shí)間修正為平太陽(yáng)時(shí)或其他的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，他們通常會(huì)按照地球儀的均時(shí)差將等時(shí)線繪成 8 字形。均時(shí)差的成因是地球的軌道是橢圓形的，還有自轉(zhuǎn)軸與軌道面之間的傾斜，在一年之中最大的差值可以達(dá)到15分鐘。

在公共的廣場(chǎng)非常適合安置這種精確的日晷，在旗竿上的球可以作為晷針上的節(jié)點(diǎn)，晷面則可以鑲嵌在道路上。

變心日晷

有趣，但精確度稍差的變心日晷可以用混凝土來(lái)制作等時(shí)線，然后讓使用著站在標(biāo)示月份的方格中，安排好的月份方格可以修正季節(jié)的差異，而使用者的頭部就當(dāng)成晷針。如果日晷是被鑄造在混凝土中，他就幾乎不可能被破壞，并且具有合理的準(zhǔn)確度和使用的樂(lè)趣。

正投影日晷

一種變心日晷是結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單的正投影日晷，首先想像有一個(gè)赤道日晷懸浮在空中，有一根指向天球極點(diǎn)的棒子和垂直于這根棒子的圓環(huán)，"12"點(diǎn)標(biāo)記在圓環(huán)的最低處，其他的時(shí)間則如平常的標(biāo)記在環(huán)上。在某一個(gè)特定的日期和時(shí)刻，棒上的一個(gè)點(diǎn) A （能落在環(huán)上的點(diǎn)與一年中的日期和時(shí)間有關(guān)）投影落在環(huán)上的點(diǎn) B （與時(shí)間和地球在軌道上的位置有關(guān)），然后在地面上繪出A點(diǎn)與B點(diǎn)的垂足A"與B"點(diǎn)。這時(shí)你若站在A"點(diǎn)上，你的影子就會(huì)投映到B"點(diǎn)上，因?yàn)樘?yáng)就在ABA"B"這個(gè)平面上。

在中緯度，這個(gè)橢圓形和時(shí)間標(biāo)記的大小可以達(dá)到6米，這樣觀察者的頭（晷針）的影子都能落在時(shí)間標(biāo)記的附近。

朗伯日晷

朗伯日晷（Lambert dials）是另一種日規(guī)（晷針）必須移動(dòng)的變心日晷 。相對(duì)于橢圓形的正投影日晷，朗伯日晷的時(shí)間線類似于赤道日晷、球形或圓柱日晷，是均勻等角度的圓形刻畫。朗伯日晷的晷針不是垂直的，而是朝向極點(diǎn)傾斜一個(gè)角度，而這個(gè)角的大小是α=45-(ψ/2)，此處的ψ是所在地的地理緯度。因此，在北緯40°的朗伯日晷的晷針的傾角是朝向北方傾斜25°。要讀取正確的時(shí)間，晷針也必須配合太陽(yáng)的赤緯在子午線上移動(dòng)適當(dāng)?shù)木嚯xY：

此處的 R 是朗伯日晷的半徑，δ是一年當(dāng)中太陽(yáng)在當(dāng)時(shí)的赤緯。

反射日晷

牛頓 利用南向的窗戶發(fā)明了反射日晷，他在窗臺(tái)上放置一小片的鏡子，然后將天花板和墻面當(dāng)成晷面，繪制上時(shí)間的標(biāo)記。鏡子好比是晷針上的節(jié)點(diǎn)，反射陽(yáng)光成為一個(gè)亮點(diǎn)。這提供了一個(gè)巨大、精確且完全可以校正的日晷，使用的材料最少，而且不占用到任何的空間。 這種設(shè)計(jì)可以簡(jiǎn)單的作成年歷表。

地平式日晷

最后，介紹一種有趣的經(jīng)過(guò)改變但還能正確顯示時(shí)間，晷面作成心型的地平式日晷（心臟的形狀），基本上還是一種庭園日晷。心臟線是橫過(guò)晷面。陰影橫過(guò)心臟線的邊緣處是讀取時(shí)間標(biāo)記的位置，在這兒可以讀到盤面上所顯示的時(shí)間。雖然晷面不能移動(dòng)，但只要轉(zhuǎn)動(dòng)晷面下的等角時(shí)間標(biāo)示，這個(gè)日晷可以調(diào)整為夏令時(shí)間。

數(shù)位日晷

數(shù)字化的日晷利用光和影來(lái)"寫"時(shí)間，以數(shù)字或文字來(lái)取代在不同地點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)記。一種設(shè)計(jì)是在屏幕上使用兩個(gè)平行的遮罩，由陽(yáng)光進(jìn)入的樣式來(lái)判斷時(shí)間和日期。

注解

^ 在專業(yè)論文中，"gnomon"這個(gè)字也被用來(lái)描述節(jié)點(diǎn)至日晷盤面的垂直距離（高度），稱為"規(guī)高"（日規(guī)高度，不是日晷整體的高度）；晷針與日晷盤面的交點(diǎn)稱為"規(guī)根"（gnomon root）。

參考文獻(xiàn)

《日晷設(shè)計(jì)原理》，吳振華著，上海交通大學(xué)出版社，2001年6月。

Sundials: Their Theory and Construction , Albert E. Waugh, Dover Publications, Inc., 1973, ISBN 978-0-486-22947-8.

"Sundials Old and New", A.P.Herbert, Methuen & Co. Ltd, 1967.

參看

圭表

月晷

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