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相 由 MathStudio For iPad  使用方法入门 （20） 太阳影子与节气、时间 2015年10月19日 2015/11/12 * ★“闲来春雨秋风凉，一过淮河日影长”（无题·佚名）这是一首古诗里的诗句，他告诉我们在南北不同的地方，同样的东西在太阳光下的影子长度是不一样的，在北方要比在南方长些。 ★成语“立竿见影”、“身正不怕影子斜”，古人对太阳阴影的形成与变化，有深入的观察和感悟。 长期积累的经验，人们悟出一个道理：太阳影子长短及方位变化是有规律的，周期性的；一天内,正午影子最短，方向指正北；一年内夏至日正午影子最短，冬至日影子最长。 ★古代，人们看天晓时，日出而作，日落而息；直观地感觉到了太阳与时间的关系，就以太阳在天空中的位置来确定时间，于是，太阳影子就成为人类制作计时器的最早的自然资源。 ★廿四节气，是我国古代历法的一项独创，它是根据太阳在黄道的位置，反映寒暑季节变化、气候、物候，以指导农事活动和生活安排。 圭表 又称“土圭”，古人用来测量日影长度的仪器。通过观测表影的变化可确定方向和节气。 圭表包括圭和表两部分， 表是直立的标杆， 圭是正南北方向平卧的尺。 表放在圭的南北两端，并同圭相垂直。表用来产生日影， 圭用来度量正午日影的长度。 根据正午时日影的长度可推定24节气， 并确定回归年的日数。 2015/11/12 * 圭表 测量正午日影长的天文仪器 处于北回归线以北地区， 夏至时日影最短，冬至时日影最长 相邻两次冬至的相隔天数就是回归年周期 影长 = 表高/tan(h) h-太阳高度角 太阳高度角与当日在一年中的日序数有关 古人把冬至-夏至-冬至分为24等分，即每约15天1节气，一年24节气，每个节气时圭表上的影长是一定的，于是圭表就成为古代测定回归年、二十四节气、划分四季的重要仪器. 表 圭 24节气始于何时？ 24节气有什么涵义？ 2015/11/12 * 春节 元旦 元旦总是在小寒前5天左右(一月5日～6日） 春节可能在立春前，也可能在立春后， 受阴历闰月影响 廿四节气与太阳位置的对应关系 春分对应于黄经0° 夏至对应于黄经90° 秋分对应于黄经180° 冬至对应于黄经270° 2015/11/12 * 登封观星台（1276年） 东经113°08306′±315,北纬34°24169′±13；与建于公元723年（唐代）的周公测影台相距约20m；元代天文学家郭守敬创建，是我国现存最古老的天文台，也是世界上最著名的天文科学建筑物之一 观星台由台身与石圭、表槽组成。台身上小下大，形似覆斗。台面呈方形，用水磨砖砌造。台高9.46米，连台顶小屋通高12.62米。台下边宽16米多，上边约为下边之半。由台底到台顶，有凹槽的“高表”；在凹槽正北是三十六块青石平铺的石圭（俗称量天尺），石圭通长31.19米。这是古代测量日影，验证四时的仪器。 郭守敬于公元1281年编制出《授时历》，求得的回归年周期为365天5时49分12秒，与现代科学推算的回归年期相比，仅差26秒。 周公测影台 三千年前，西周丞相周公旦在河南登封县设置过一种以测定日影长度来确定时间的仪器，称为圭表。 表高196.5cm（唐小尺8尺），圭长37cm（1.5尺） 这当为世界上最早的计时器。 登封观星台 本地纬度 北纬34.4° 表高 9.8m （40唐小尺） 圭长 31.3m（128尺） 冬至日 春分 秋分 夏至日 太阳高度角h 32.16° 55.6° 79.04° 表影长度 c 15.59m 6.71m 1.89m 正午太阳方位角 0° 0° 0° 石圭上的表影指向正北 观星台 周公测影台 春分 秋分 夏至 冬至 2015/11/12 * 赤道式日晷 晷盘，平行于地球赤道平面，倾角=当地纬度 刻有方向线并注有时刻 晷针，垂直于晷盘，平行于地球转轴。 日晷又称“日规” 根据日影位置在一天内的变化来测定时刻的仪器。在一个有刻度的圆盘中央垂直装一根金属棒（晷针）。圆盘上刻有方向线并注有时刻。在无云的白昼，看日影同方向线重合，就知道当时的时刻。 设定： x-晷面日影与日中线的夹角 dw-当地的纬度 t- 实时时刻距离12点正午的时角，正午为0 赤道式日晷 春分时无影 赤道式日晷的晷面平行于赤道面。晷盘上的刻度是等分的，夏季和冬季晷针投影在晷盘上的影子会分