日晷是用来干什么的？日晷有什么作用

日晷，本义是指太阳的影子。现代的“日晷”指的是人类古代利用日影测得时刻的一种计时仪器，又称“日规”。其原理就是利用太阳的投影方向来测定并划分时刻，通常由晷针(表)和晷面(带刻度的表座)组成。利用日晷计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明，这项发明被人类沿用达几千年之久。

日晷有两层含义，一般指的是第2个含义。

(1)“日”指“太阳”，“晷”表示“影子”，“日晷”的意思为“太阳的影子”。

(2)利用太阳投射的影子来测定时刻的装置，又称“日规”。

日晷通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。铜制的指针叫做“晷针”，垂直地穿过圆盘中心，起着圭表中立竿的作用，因此，晷针又叫“表”;石制的圆盘叫做“晷面”，安放在石台上，呈南高北低，使晷面平行于天赤道面，这样，晷针的上端正好指向北天极，下端正好指向南天极。

晷面两面都有刻度，分子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二时辰，每个时辰又等分为“时初”、“时正”，这正是一日24小时。绝大部分的日晷显示的都是视太阳时，有些在设计上作了变更，可以显示标准时或是日光节约时间。

人类使用日晷的历史非常遥远，古巴比伦在远古时期的6000年前就开始使用了，

中国是在3000多年前的周朝。

日晷不但能显示一天之内的时刻，还能显示节气和月份。当然它的缺点也是显而易见的，笨重而且看不到阳光的时候不能用，比如阴天和晚上。

这项发明被人类所用达几千年之久，直至1270年在意大利和德国才现早期的机械钟，而中国则在1601年明代万历皇帝才得到二架外国的自鸣钟，清代时虽有很多进口和自制的钟表，但都为王宫贵府所用，一般平民百姓还是看天晓时。

《长安十二时辰》的计时工具“日晷”和“火闹钟”，是如何运作的

改编自马伯庸小说的《长安十二时辰》新鲜上映，剧中情节紧凑，叙事扎实，贴紧史实，引发了追剧热潮。观众在欣赏情节的同时，往往忽略了一个细节，那就是当时的计间工具。在古代，将线性的时间，划分成若干等量刻度，做到精准计时，减小误差，并非易事。

在《长安十二时辰》片头，导演巧妙地利用日晷指示时间，既突出了剧中主题，又能渲染紧张气氛。周朝时期，民间普遍用日晷计时，距今已有三千多年的历史。按摆放角度不同，日晷分为地平式、垂直式和赤道式等三类，以赤道式最为经典。赤道式日晷在摆放时，要与赤道平行，晷针上端指向北极，下端指向南极，通过阳光投影测定时间。

​

​

​图1 《长安十二时辰》片头，每集片头的名字都对应着古代计时

日晷看似简单，内藏玄机。由晷针和晷面组成，两者相当于钟表的指针和表面。晷针垂直穿过晷面中心，晷面外延一般有三个圆圈，内圈标示天干地支，中圈刻有十二时辰，外圈对应每个时辰，再分“初”、“正”两格，由此将一天的时间划分为十二时辰，二十四小时。如今的“小时”概念，就是由晷面刻度演变而来，而钟表表面的设计灵感同样借鉴了晷面的结构。

赤道式日晷不仅可以授时，还可以指示节气。在一年中的春分和秋分，太阳的运行轨道与赤道平行，晷面无法标示时间。《周髀算经》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。”可见早在西汉时期，古人对日晷进行了深入的研究。

​图2 《周髀算经》原名《周髀》，算经的十书之一，是中国最古老的天文学和数学著作

​

​图3 日晷 结构图

北京故宫中保存着很多清朝石质日晷，其功能不仅是为了授时，更是作为皇家礼器之一，陈列于宫殿之前。慈宁宫的房产证上写着太后的名字，宫前摆放着故宫中唯一的月晷，以此显示宫殿主人既特殊又尊重的身份。

日晷过于笨重，无法搬运，而且只能处置在室外，另外，清朝文人钱泳在《履园丛话》中，也指出日晷的不足，他认为“日晷用于日中，月晷用于夜中，然是日有风雨，则不可用矣。”诸多客观条件的约束，限制了日晷的普及和使用。

​

​图4 《长安十二时辰》里的火闹钟

《长安十二时辰》的第四集，陈参军率众靖安司搞事情。李必搬出火闹钟，立下军令状，提出一个时辰内找到狼卫线索，否则将交出靖安令。实际上，火闹钟不过是焚香计时的一种方式。在古代，民间根据不同的需要，制作了时长不一的香，供消费者选购。

焚烧时间最长的香，是一种盘香，上面标有刻度，焚香时长达三十昼夜。盘香多用于寺院、道观和祠堂。香条从内到外列成同心圆形状，其中有木屑，起到助燃的作用。焚香时，要选择空气流通顺畅的房间，将盘香垂直挂起，方便燃烧。

在室外焚香，依然受到气象条件的制约。古人从水滴均匀滴落中受到启发，发明了漏刻。最早的漏刻是陶制的，后来采用青铜材质，增强了实用性，主要分为受水式和漏水式。其中的原理是类似的，通过漏刻浮箭的上下移动，观测时间。据《汉书》记载：“漏刻以百二十为度。”清初，受西方钟表的影响，朝廷颁布了《时宪书》，将昼夜百刻调整为九十六刻，“一刻钟”等于十五分钟，一直沿用至今。

​图5 古代高精度计时器-西汉漏壶

1968年，河北满城出土了一个青铜漏刻，是现存最早的西汉漏刻之一。这只三足漏刻分为提梁和漏壶两部分。提梁中央有长方形孔，用以扶箭直立，起到了限位的作用，另外，以提梁为标尺，便于精确计时。漏壶侧面装有滴水孔，据专家考证漏壶内部有节流装置，用以控制水滴流速。不过该装置用的是有机材料，经过时间侵蚀，早已腐朽无踪。

​图6 漏刻示意图

这种便携式漏刻，具有特殊的军事价值。《六韬·分兵》明确指出：“明告战日，漏刻有时。”漏刻的出现，弥补了古代军队作战的计时需要。春秋时期，齐国司马穰苴与庄贾相约，“旦日日中会于军门”。司马穰苴率军先行，到达驻地后“立表下漏”以待庄贾。结果，庄贾与亲朋好友饮宴，夕时才至。司马穰苴旋即按军法将其处死。说明漏刻在先秦时期已有军队中广泛应用。

漏刻只是单级滴漏，存在水流速度不均匀的弊端。在靖安司，司天台报时博士庞灵值守多级滴漏，这是古代计时和授时的神器。滴漏的出现年代不详。《周礼》有“挈壶氏”的官职，“掌挈壶以令军井”，“凡军事县(悬)壶以序聚柝”，“皆以水火守之”。水守专司铜壶备水，火守不止要在夜间执火观察时刻，还要在冬季为铜壶保温，以防结冰。维持铜壶滴漏的工作人员竟达二十多人。

​图7 六经图——唐吕才漏刻图

元延祐三年（公元1316年），广州人冼运行、杜子盛等人铸造了由日壶、月壶、星壶和受水壶等铜壶组成的三级滴漏。通过逐级滴漏，可以控制水位的相对恒定，水滴的速度始终保持匀速，从而精准地控制时间。

受水壶中央有一把铜尺，上面标有十二时辰，铜尺前方有木质浮箭。水滴由上至下依次滴落，受水壶水位上升，浮剑上移，校验铜尺，就能读出时辰。1919年，这套铜壶滴漏完成了历史使命，历时六百年。1959年，它成为国家博物馆的藏品，是我国现存最大、最早、最完整的铜壶滴漏。

多级滴漏的出现，归功于东汉科学家张衡。公元二世纪，他发现滴漏中从下往上数第二级铜壶水面保持恒平，用于计时的浮箭上升速度也是恒定的。按照张衡的方法，用复原的铜壶进行计时试验，他设计的多级滴漏一昼夜的误差不大于四十秒。1657年，欧洲发明了摆钟，才将走时日差缩短到20秒。中国的多级滴漏领先世界，足有1500年。

​

​图8 水运仪象台

北宋宰相苏颂主持了一项重大科学工程。他设计了以水力驱动多级漏刻为动力，推动天文钟、浑象和浑仪的自动运行，以此达到天文观测、天文演示和报时功能的目的。其动力装置类似于钟表的擒纵器，因此这套仪器称为“水运仪象台”。整个工程耗资五万贯，相当于北宋年度财政收入的1‰。充分说明，北宋对计时和天文的重视程度。

《长安十二时辰》中的计时工具，使影迷耳目一新。靖安司和狼卫在与时间赛跑，长安的安危维系在十二时辰内。陶渊明有诗叹曰：“盛年不再来，一日难再晨。及时当勉励，岁月不待人。”在生命的漏刻里，点滴的努力必定会收到成功的浮箭。世事变幻，唯有岁月不可辜负。

文：计白当黑

参考文献：《周礼》《六韬·分兵》《汉书》《履园丛话》《周髀算经》

文字由历史大学堂团队创作，配图源于网络版权归原作者所有

日晷是个什么玩意儿？

“玩意儿”一词，一般有三种解释：“玩具，曲艺和杂技，事物”。皇帝看重的东西，谁敢小觑？这里当然是指事物。自古以来，太阳和月亮就是天空中的两大时钟，太阳赐给光明和温暖，给先民的感受更直接而深刻。于是，他们学会“日出而作，日入而息”，根据太阳的位置，有条不紊地安排作息和一天的活动。

在一天里，“日上三竿”，是指大概接近中午的时刻；“锄禾日当午”，顶着大太阳干活，肯定很累；“日薄西山”，太阳也有弱势的时候。太阳太亮，不可直接用肉眼看它，所以通常只能看它照射万物形成的影子，于是有“立竿见影”之类说法。根据影子的长短变化，草木的枯荣，和它们周而复始有序循环，古人知道了四季和年，并能精确知道它们的“时值”。为了细致把握白天里的时间，发明了日晷——利用太阳影子报告时间的工具，又叫“太阳钟”。在日本，称它为“日时计”，在英语世界叫“sundial”。

从前，日晷很神圣，除了用于观察时间之外，还是权威和智慧的象征。平头百姓不会做，大概也不能去做。后来，日晷普及了，它的实物以及类似它的造型渐渐成为装点庭院、花园的重要景物。人们赋予它许多特殊的寓意，它充当的角色真叫人眼花缭乱。

精致的多伦多大学日晷

1920年，清华大学庚申级毕业生送给母校一座日晷留作纪念。晷盘为景泰蓝厂烧制的银胎珐琅制作，富丽堂皇。石质底座，侧面镌刻的“行胜于言”这四个字，成了学校的格言流传至今。为了庆贺英国女王伊丽莎白二世的50岁生日，人们于1977年送给她一座海豚造型日晷。这座日晷的构思巧妙绝顶，晷针虚无缥缈，竟以两只海豚摔向空中几乎相触的尾巴尖的缝隙代之。横滨向上海（1979年），明石向无锡（1991年），温哥华向广州（1996年），奉献给友好城市的礼物，也是日晷。2005年5月，中国台湾省亲民党主席宋楚瑜访问大陆，清华大学回赠的礼品之一是本校日晷的缩制品。2005年，海瑟尔足球惨案20年后，比利时在球场外修建了一座巨大的不锈钢日晷，以纪念惨案中遇难的39位球迷。

2005年，上海举办“国际科学与艺术展”，其中有一个别开生面的日晷专题展——“时间雕塑”，60平米的展厅里有大量的精美图片和21件铜铸日晷模型。国家博物馆的基本陈列《古代中国》里，有现存最早的西汉石质日晷，另一只小巧的近代折叠铜日晷，遥相呼应地反映出日晷在中国的发展。许多学校、机关、公园、小区、家庭建造日晷，在装点环境、体现文化、观读时间的同时，激励人们珍惜光阴，与时俱进。日晷的造型始终那样吸引人，以至于在不少广场建筑物上，每每活脱出它的身影，尽管丝毫不能观察时间。比如北京世纪坛，上海世纪大道，杭州临平。生命有限而时间永恒，有感于此，不少墓碑采用日晷冠顶，寄托哀思，寓意深刻。

日晷这“玩意儿”，就是这样正儿八经地，从古到今，从生到死影响着我们的生活！

作者：西园