地平日晷图纸自动生成工具
地平式日晷的运行原理
地平式日晷的运行原理地平式日晷是一种利用太阳光的影子和时间的关系来测量时间的仪器。
它由一个平坦的水平表面（称为平台）和一个垂直的棒状指针（称为指南针）组成。
当太阳光照射到指南针上时，指南针会投射出一个影子，影子的位置可以用来确定时间。
地平式日晷的运行原理基于地球的自转和太阳的相对位置。
地球围绕太阳旋转，一个完整的自转周期为24小时，这意味着太阳一天的时间内会经过天空中的不同位置。
地平式日晷利用太阳光的投射角度来确定时间，因为太阳每天在不同的时间位置都会产生不同角度的光线。
当太阳从地平线升起时，它的光线以一个特定的角度照射到地平式日晷的平台上。
当光线照射到指南针上时，它会产生一个影子，影子在平台上移动。
当太阳到达最高点时，即正午时分，光线与地平面成最小的角度，影子会最短。
然后，随着太阳的下降，光线的投射角度会变大，影子会逐渐变长。
根据影子的位置和长度，我们可以确定时间。
为了准确地测量时间，地平式日晷的平台上需要标有时间刻度，这些刻度根据所处的经度和纬度进行精确调整。
一般而言，地平式日晷的表面上会刻有时刻的刻度线，使人们在任何时间都能够准确地读取时间。
然而，地平式日晷也有一些局限性。
首先，它只能在充足的阳光下使用，因为只有太阳的光线照射在指南针上才能产生影子。
其次，由于地球的自转轴相对于其公转轨道的轴有一定的倾角，所以太阳在天空中的位置会随着季节的变化而变化。
这使得地平式日晷的读数随季节而有所不同。
最后，地平式日晷在夜晚或阴天是无法使用的，因为没有太阳光来产生影子。
尽管存在这些局限性，地平式日晷仍然被广泛使用。
它的简单设计和使用的易读性使它成为一种方便的、低成本的时间测量工具。
特别是在太阳充足的地方，地平式日晷可以作为一种可靠的手表替代品。
此外，地平式日晷在科学研究、历史学习和户外活动中也有广泛的应用。
自制日晷完全教程——从原理到制作方法
自制日晷完全教程——从原理到制作方法在机械钟表发明之前，人们通过观察太阳来判断时间，比方太阳升到头顶最高的位置，时间就是正午了。
其实时间的概念就是来自太阳，例如我们把两次太阳升起之间的时间分成24小时，称为“一日”。
在一天当中不同的时间段，阳光下地面上物体投射的影子的长度和角度都不同，通过测量同一物体影子的变化，就能确定太阳的运行情况，从而得到精确的时间。
这种测量时间的仪器被称作“太阳钟”，我国古代则称其为“日晷”。
下图就是一种中国古代的日晷：人类使用日晷的时间非常久远，古巴比伦在6000多年前就开始使用了，中国有明确记载的是在3000多年前的周朝。
这种古代的时钟精度一点不比后来的机械式钟表差，而且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，比方阴天或晚上。
我们首先制作一个简易的日晷，来感受一下这种仪器的工作原理。
要用到的东西：方便面的纸桶、橡皮泥、竹签和笔。
制作方法简单到不能再简单，用橡皮泥把竹签固定在桶的中央，保证竖直向上。
然后把它放在阳光能直接照射到的地方，竹签会在桶壁上投射一个影子。
这个影子的位置是随时间变化的，手里拿一块表，每到正点的时候就用笔在桶壁上作一个标记。
比方这时候手表显示的是上午“9”点，那么你就在影子的位置画个标记，写上“9”。
注意纸桶的位置不能再变了，那么明天上午竹签的影子再到你做的标记“9”上的时候，此时的时间就是9点。
谁也不能整个白天守在这东西旁边做标记，所以你大概要花上几天的时间来做完所有的标记，以后就可以用它来代替手表计时了。
通过上面简易日晷的制作，我们对日晷的工作原理有了一个大概的认识，当然真正的日晷要比这个复杂得多。
要制作一个真正的日晷，还必须先了解一些天文学的知识。
地球绕地轴自转，同时绕太阳公转。
一天之内时间的变化是自转造成的，由于相对太阳来说地球是“斜着身子”旋转的，所以阳光的投影的变化也比较复杂。
小学日晷的制作方法
小学日晷的制作方法简介小学日晷是一种用来观察和测量太阳影子的简单仪器。
它可以帮助孩子们理解和学习日晷的原理，并在户外探索中提供实践机会。
本文将介绍一种简单的制作方法，帮助孩子们制作自己的小学日晷。
材料准备为了制作小学日晷，您需要准备以下材料：•一个长而直的棍材或竹子•一个粗针或细木梗•一个小方形的支撑物，如纸板或木块•一个直尺•一些标志物，如小石子或颜色标记笔制作步骤步骤一：准备材料首先，确保您已经准备好了所有所需的材料。
确保棍材或竹子足够长，可以放置在一个开阔的户外空间中，以接收到足够的阳光。
步骤二：制作支撑物使用纸板或木块制作一个小方形的支撑物。
支撑物的作用是固定棍材，并使其能够保持垂直状态。
您可以根据需要自行调整支撑物的大小和形状。
步骤三：固定棍材将长棍材或竹子插入到支撑物中央的一个小孔中。
确保棍材与支撑物垂直，固定得牢固而稳定。
步骤四：标记刻度在棍材的一侧使用直尺和标志物，将整个棍材划分成相等的时间间隔。
您可以以15分钟、30分钟或1小时为单位进行划分。
用不同的颜色标记笔或小石子来表示不同的时间刻度。
步骤五：设置指示器使用粗针或细木梗制作一个指示器。
将指示器固定在支撑物顶部，使其与棍材平行，并能够顺利旋转。
步骤六：观察和测量太阳影子将小学日晷放置在一个充满阳光的户外空间，并确保指示器指向正北方向。
当太阳照在日晷上时，指示器的影子将会指向不同的时间刻度。
孩子们可以观察并记录太阳影子的位置，以测量时间的流逝。
注意事项在进行小学日晷制作和使用的过程中，有几个注意事项需要您注意：•小学日晷只能在阳光充足的天气条件下使用。
确保您选择一个适合的天气和时间段进行观察和测量。
•最好在较平整的地面上放置小学日晷，以确保准确观察太阳影子的位置。
•在使用粗针或细木梗制作指示器时，要小心不要刺伤自己。
•给孩子们充分的指导和监督，确保安全使用小学日晷。
结论小学日晷是一种简单而有趣的阳光观察工具，可以帮助孩子们学习和理解日晷的原理，并在户外探索中提供实践机会。
地平式日晷的工作原理
地平式日晷的工作原理地平式日晷是一种利用太阳的光线显示时间的仪器，它通过太阳的投影来测量时间。
它的工作原理基于太阳的运动和地球的自转。
我们需要了解地平式日晷的组成。
它主要由一个水平的圆盘或平面构成，上面刻有12小时的刻度，通常是从6点开始计算。
圆盘的中心有一个直立的杆，称为指针，它的影子会在圆盘上投下一个指示时间的点。
当太阳升起时，它的光线以直线的形式射到地球上。
在地平式日晷中，太阳光线照射到指针上，指针的影子会在圆盘上形成一个点。
这个点会随着时间的推移而移动，从而显示出时间的变化。
地平式日晷的工作原理是基于太阳的运动和地球的自转。
地球绕着太阳旋转，使得太阳在天空中看起来像是从东向西移动。
由于地球的自转，太阳每天都会从东方升起，然后在西方落下。
当太阳升起时，它的光线照射到地平式日晷的指针上。
指针的影子会在圆盘上形成一个点，这个点的位置代表着当前的时间。
随着太阳的运动，影子的位置也会发生变化，从而显示出时间的变化。
然而，地平式日晷并不是一个精确的时间测量工具。
它的精确度受到许多因素的影响，例如地理位置、季节、天气等。
由于地球的自转轴倾斜，所以在不同的地理位置，太阳的高度角会有所不同，因此地平式日晷的使用范围受到一定的限制。
地平式日晷还受到天气条件的影响。
在阴天或多云的情况下，太阳的光线会被遮挡，无法准确地照射到指针上，从而无法正确显示时间。
尽管地平式日晷存在一些局限性，但它仍然是一种简单而有效的工具，可以用来大致测量时间。
在没有现代化的钟表或计时设备的时代，地平式日晷被广泛应用于农业、航海和天文观测等领域。
总结起来，地平式日晷的工作原理是利用太阳的光线和地球的自转来测量时间。
它通过太阳光线在指针上投下的影子在圆盘上形成一个点，从而显示出时间的变化。
尽管它的精确度受到一些因素的限制，但它仍然是一种简单而实用的工具，为人们提供了一种测量时间的方法。
日晷的简单制作方法
日晷的简单制作方法
（一）日晷的简单制作方法
1、材料准备
所需材料有：空白的木板、镂空的木板、电钻、钳子、木工锉、木料、金属管、螺钉以及锡纸等。
2、木料切割
首先需要根据设计图纸进行切割，用电钻钻孔，然后用钳子将切割好的木料钉固起来。
3、木板的粘合
将镂空的木板与空白的木板各一块粘在一起，将金属管放在其中间，再将镂空的木板上的金属管放到空白的木板中间，最后将两块木板粘合在一起，用锡纸封住金属管两端，以保持金属管与木板之间的紧密联系。
4、切削日晷的外形
根据设计图纸，用木工锉将外形切割出来，可以根据自己的需要调整形状。
5、安装日晷的外壳
将切削好的日晷外壳，用螺钉固定在木板上，完成日晷的制作。
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日晷制作方法
日晷制作方法
日晷是一种古老的计时工具，它利用太阳的位置来测量时间。
制作日晷并不难，下面介绍一种简单的制作方法。
材料：
1. 一块平整的石头或木板
2. 一根直径约为1厘米的长木棒
3. 一张纸
4. 一支针
5. 一支指南针
6. 一支直尺
7. 一支铅笔
步骤：
1. 在石头或木板上画出一个圆形，直径约为20厘米。
2. 将木棒竖直插入圆心，使其与石头或木板垂直。
3. 在纸上画出一个直角三角形，其中一条直角边与另一条边的长度比为3:4，另一条边的长度为木棒的长度。
4. 将三角形放在石头或木板上，使直角边紧贴木棒，另一条边指向正南方。
5. 用针在石头或木板上标出每个小时的位置，从6点开始，每隔一个
小时标一个点。
6. 在每个小时的位置上，用直尺和铅笔画出一条直线，使其与木棒相交。
7. 在太阳高度最高的时候，即正午时分，将木棒的影子与直线对齐，此时日晷就可以使用了。
注意事项：
1. 制作日晷时需要选择一个平整的地方，确保日晷的准确性。
2. 日晷只能在晴朗的天气使用，阴天或雨天无法使用。
3. 日晷的准确性会受到地球自转和季节变化的影响，因此需要定期校准。
总结：
制作日晷并不需要太多的材料和工具，只需要一些耐心和细心，就可以制作出一款简单而实用的计时工具。
制作日晷不仅可以锻炼我们的动手能力，还可以让我们更加了解太阳和时间的关系，是一项有趣的活动。
用Arduino设计一个智能日晷
用Arduino设计一个智能日晷作者：刘正云谢作如来源：《中国信息技术教育》2018年第05期日晷是白天通过测日影定时间的仪器。
利用日晷计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明。
但传统日晷的最大不足在于要靠人工去看时间，这很不方便。
如果利用Arduino配合传感器做一个可以自动判断时间的智能日晷，能否既保留古代科技的伟大，又结合现代科技的神奇呢？在设计智能日晷之前，我们首先要知道日晷的工作原理，这要从影子开始说起。
当物体被太阳照射时，会有影子产生。
在一天的不同时刻，影子的长短以及方向在不断改变。
首先，是影子长短的改变，早晨物体的影子最长，随着时间的流逝，影子逐渐缩短，直至中午达到最短，一过中午，影子又慢慢变长；其次，是影子方向的改变，在北回归线以北的地方，早晨影子在西边，中午影子在北边，傍晚影子在东边。
日晷通常由晷针和晷面组成，垂直穿过圆盘中心的是晷针，与地轴平行；石制的圆盘叫做晷面，安放在石台上，呈南高北低，与赤道平行。
从原理上来说，根据影子的长度或方向都可以计时。
一天当中，太阳最高位于正南，为地方时12点。
根据每小时走15度的运动规律，太阳的运动轨迹每变动15度，时差就相差一小时。
日影与太阳位置保持相反，太阳的位置变动多少度，影子的位置也会跟着变动多少度。
早晨，影子投向盘面西端的卯时附近（如图1）；当太阳达正南最高位置（上中天）时，针影位于正北（下）方，指示着当地的午时正时刻（如图2）。
午后，太阳西移，日影东斜，依次指向未、申、酉各个时辰（如图3）。
日晷的晷面有十二个刻度，即子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥，分别代表了十二个时辰，每个刻度与现代时间的对应关系如图4所示。
根据日晷的运行原理，只要利用传感器得到影子的方向，就能计算出当前的时间。
那么，利用什么办法能获知影子的方向呢？有一个很简单的办法，在一个晷针或者晷盘的下方布满光线传感器，即光线传感器阵列，哪个方向的传感器数值最小，就可以得知影子的方向。
地平日晷晷盘角度计算工具
角是这样定义的：太阳 点的时角则是15 带入，通过求反正 ……与12点之间的
为“科学型”），但是手 ”，只需要输入当地纬度
11.5 4.425
12 0
地平日晷晷盘角度计算工具
制作地平日晷，必须首先计算晷盘的角度。 设某一时间刻度与12点之间的夹角为 α ，太阳时角为t，当地纬度角为 Φ 。太阳时角是这样定义的：太阳 一天24小时运行360度，因此每一小时运行15度。设定正午12点的时候太阳时角为0度，因此13点的时角则是 度，14点30度，15点45度，以此类推。 这三个角度之间有个三角函数关系： tan α =tan t *sin Φ ，我们将t=15度，30度，45度……带入，通过求反正 切函数，就能得到13点，14点，15点……时刻所对应的角度 α 。12点另一侧的11点，10点，9点……与 角度也符合上面公式，只是角度方向相反。 计算这些数据需要一个科学计算器，或者使用WINDOWS自带的计算器（需要设置为“科学型”），但是手 工计算起来比较繁琐，为了简化计算过程，我设计了这个“地平日晷晷盘角度计算工具”，只需要输入当地纬度 和时间，即可自动计算出夹角α，时间可以精确到分钟。
输入纬度(φ ) 输入时间(T) 夹角(α )
36 10 11.3 时 45 分
说明：1、纬度取值范围：0<=φ<=90； 2、时、分均为整数，时间范围6-18点。
α
常用时间/夹角对照表：
时间（时） 夹角（度） 6 90 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 1.83 45.51 37.45 30.45 24.28 18.75 13.68
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纬度：36
地平日晷图纸自动生成工具
12:00
06:00
18:00 使用说明：
本工具利用Excel 公式计算各时间点的刻度，并利用图表功能自动生成地平日晷的晷面图纸。
实现地平日晷图纸自动生成的具体原理及方法可参考本人发表在《科学大众·科学教育》的文章《Excel 实现地平日晷图纸的自动生成》。
在本页上方红色数字处输入当地纬度，晷面图纸即自动生成。
用卡纸打印此页，然后将此晷面剪下。
接着制作一个直角三角形，使其中一角α等于当地纬度、α所在的直角边L 长度等于晷面半径。
将直角三角形竖直粘在晷面上，注意使α的
顶点与晷面圆心对齐、直角边 L 与12:00刻度线对齐，地
平日晷即制作完成。
（如右图所示）
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