聖艾蒂安的正投影日晷,以使用者的頭當晷針,投影在晷面上顯示時間。]]
佛蘭德斯的哈瑟爾特花園裡,設置在子午線上的正投影日晷。]]
正投影日晷是地平日晷中的一種,它的晷針垂直於地面,時間的標示點位於橢圓的圖形上。晷影器不在一個定點上,而必須隨著日期改變位置,才能正確的顯示當天的時間。因此,晷面上沒有時間的分畫線,只有在橢圓上才有時間的標示點。如同大多數的日晷,正投影日晷標示的是真太陽時。一個正投影日晷的完整定義(規範)如下:
橢圓的尺寸:由設計者選擇。
所在位置的緯度:用以確定橢圓上的時間刻度位置。
太陽的赤緯:確定晷影器每一天的位置。
正投影日晷通常被設計成以人體當作晷影器來顯示時間。在這種情況下,橢圓的大小和時間的標記必須依據人的身高和地理緯度來設計 --因為以人作為晷影器的投影必須落在橢圓的圖形上,才能準確的指示出當時的時間。在低緯度的地區,以人影當晷影器的正投影日晷並不實用。因為在夏至的正午時,一個身高66英寸的人,在緯度27度之處,影子只有4英寸長,在法國布赫(Bourg-en-Bresse)的布赫教堂前方的日晷就是錯誤的使用日行跡的一個例子。羅爾(Rohr)指出,晷影器(晷針)流離失所的不在子午線上,而存在於日行跡的8字形上就是一個錯誤。
結構
正投影日晷使用的晷針是垂直的,時間線是圓形赤道日晷的時間線投影在晷面上。因此,正投影日晷是橢圓形的,它的短軸指向南北方向,長軸指向東西方向;此外,長軸與短軸的比例等於當地地理緯度的正弦值(sin(Φ))。所有的時間線收斂在橢圓的中心點上;時間線相對於正午時間線的角度由下式給出:
:
\tan \theta = \frac{\tan (15^{\circ} \times t)}{\sin \phi }
此處的t是時間,單位為正午前或後的小時數值。但是,晷針並不是永遠豎立在時間線的中心點上,相反的,若要顯示正確的時間,晷針必須在不同的日期移動至子午線上不同的位置:
:
Y = W \cos \phi \tan \delta \,
此處的W是橢圓的半短軸,δ是太陽在一年當中當時的赤緯。赤緯是太陽與天球赤道相距的角度,在春分和秋分的分點,δ=0;在夏至和冬至的至點,大約是±23.5°。
相關條目
*日行跡
參考資料
外部連結
*[http://analemmatic.sourceforge.net Analemmatic sundial generator]
*[https://arxiv.org/abs/1309.7238 Analemmatic and Horizontal Sundials of the Bronze Age]
*[http://www.shadowspro.com/en/analemmatic.html History and principle of analemmatic sundials]
*[https://astronavigationdemystified.com/survival-declination-table/ Sun declination tables (mean)]
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