古人用日晷计时是什么现象,古人用日晷有什么缺点

日晷（guǐ）是中国古代利用日影观测时刻的一种计时仪器。它由晷针和晷盘组成，晷盘上有时间刻度，晷针垂直于盘面，通过晷针日影在盘面上的方向来测定时间。

日晷的摆放是根据不同种类和纬度而定。

常见的日晷有水平式、赤道式、极地式、垂直式、投影式和地平式。其中垂直式又分南向垂直、东或西向垂直、侧向垂直。

水平式日晷，采用水平式的刻度盘，是最常用的日晷。日晷轴（指时针）的倾斜度，依使用地的纬度设定，刻度则通过三角函数计算来确定。适合低纬度地域使用。

赤道式日晷，依照使用地的纬度，将晷针固定朝向北极。依据晷轴垂直投影在晷盘上的刻度来判断时间，适合中低纬度使用。

极地式日晷，晷针也是固定朝向北极，但指时针投影的平面与指时针平行，而指时针与地平面的夹角与地理纬度相同，刻度则通过几何图来设定。它适合各种不同纬度地方使用。

南向、东或西向垂直式日晷，除了指向不同之外，刻度盘面都是垂直于地面。南向是晷针指向南极，东向是晷针指向东方，西向是晷针指向西方。南向适合在中纬度（30～70）使用。东向只适合在上半日使用，西向只适合在下半日使用。

侧向垂直式日晷，依季节及时间的不同，侧向垂直式日晷有时不会产生影子，因此，需要依照建筑物的墙面方向换算刻度。

投影式日晷，这种测时仪器不设置指时针，仅在地平面依地理纬度的不同而绘制不同扁率的椭圆，并在椭圆上刻划时间线，将晷轴指向正东西方向，南北向的短轴上则刻上日期，以此来指示立竿测量时刻的正确位置。

地平式日晷，晷面水平放置，晷针指向北极，晷面和晷针之间的夹角就是当地的地理纬度。

观察日晷的方法，首先要了解不同时期晷针的投影位置。

从春分到秋分期间，太阳在天赤道的北侧运行，晷针的影子投向晷面上方。从秋分到春分期间，太阳在天赤道的南侧运行，晷针的影子投向晷面的下方。因此，观察日晷一定要依据节气的不同而采用不同的方法。

利用日晷测时的历史目前尚不清楚。

史上最早记载日晷测时的是《隋书·天文志》。书中提到袁充于隋开皇十四年(594)发明的短影平仪(即地平日晷)。赤道日晷初见于南宋曾敏行《独醒杂志》，当时的晷盘是木制的，后来才改用石质晷盘和金属晷针。现在保存在北京故宫的都是清代制造的石质赤道日晷。

我们知道，阳光下物体的影子变化是有规律的，早上影子朝西，下午影子就转到东边。我们可以利用这个规律来测量时间。最理想的情况就是太阳每天都是一样的，从同样的地方升起来，划过相同的弧线，又从同样的位置落下，每天正午时太阳的高度都是相同的。这样，每天的日影都是固定的，测量时间就成了很简单的事情。

但是，这种情况是不可能存在的。

同学们都知道，地球是围绕太阳公转的，地球围绕太阳公转的轨道所在的平面叫做黄道面。地球赤道所在的平面叫做赤道面。黄道面与赤道面之间有个夹角，大约是23°，这个夹角几乎是不变的，所以我们会发现地轴总是指向北极星。，我们会发现，一年四季中，太阳在天空中走过的轨迹变化实在是太大了。以北纬36°的泰安为例，夏季的时候太阳会从东北方升起，冬季的时候又从东南方升起；夏天中午影子很短，冬天中午影子很长。更让人崩溃的是低纬度地区，中午的时候有的季节影子朝北，有的季节影子朝南，有的季节干脆没了影子——太阳就在正头顶。

所以，直接插根棍子在地面上是不行的，一年四季影子长短、方向变化太大，实在是没法测量时间。

怎么解决这个烦人的问题呢？科学家们想出了一个绝妙的好主意。我们只需要让这根小棍平行于地轴，这样不管太阳的高度怎么变化，我们都能保证小棍的影子长度不变。想象一下，假如你就住在赤道上，你用绳子将一根小木棍水平挂起来观察影子，是不是一年四季影子的长短都不会变化呢？在地球上的其他地方，也是一样的，只要我们保证木棍指向北极星，那么木棍就一定平行于地轴。这根木棍，就是日晷上的晷针