【时间计算法/02】跟着太阳影子走 发现时间计算的秘密



在使用机械来计算时间之前,人们会透过观察天体运动来计算时间。日晷仪(Sundial)便是其中一种透过太阳照射出的影子来测量时间的天文仪器。
国家天文馆总监默哈末赞比里沙说,日晷仪里藏着古人守护时间的秘密。“即便到了现在,它依旧能使用。”只要太阳还在。
ADVERTISEMENT
报道:本刊 杨兹淇
摄影:本报 陈敬晖
出发到国家天文馆(Planetarium Negara)的那个早晨,望向窗外,云层厚重。担心日光不足的念头瞬间萌生,不过往另一个角度想,也算是将古人过去使用日晷仪时会经历的情绪起伏一并体会。
位于吉隆坡的国家天文馆,坐落在湖滨公园后山山顶。这里有好几个古代计时仪器,默迪卡日晷仪(英文The Merdeka Sundial,马来文Jam Matahari Merdeka)是其中一个。

“它在马来亚独立日前就建造完毕,是由美国建筑师丹斯里斯坦利·爱德华·琼斯(Tan Sri Stanley Edward Jewkes)所设计。”赞比里(Mohd Zamri Shah)说。默迪卡体育馆和国家体育馆也是由这名建筑师负责打造。
建于1957年的默迪卡日晷仪,由我国第一任首相东姑阿都拉曼(Tunku Abdul Rahman Putra)主持启用,原址在默迪卡体育馆,1997年迁至国家天文馆。从远处看,日晷仪的弧形底盘形状像新月,代表马来亚联邦政府的标志;位于日晷仪最顶端的晷针则以11角星的样式呈现,象征了当时组成马来亚联合邦的州属数量。
赞比里说,这是古老的时钟。“但直到今天,它依旧可以使用。”

日晷仪的时间计算无偏差?
想要使用日晷仪,最不可或缺的要素是太阳。庆幸的是,抵达日晷仪的所在位置时,太阳赏脸地露出了全脸。在强烈日光的照射下,地面上的影子清晰可见。
“怎么透过日晷仪解读时间呢?你必须根据(晷针)箭头的影子。”箭头影子最顶端指着的位置,就是当下的时间。

必须注意的是,日晷仪显示的时间是视太阳时(apparent solar time),并非各国政府所选定的标准时间。以西马半岛为例,日晷仪上显示的,是以UTC+7.5为准的时区时间,而非政府跟随东马时区,在全国统一采用的UTC+8,因此需再加上30分钟,才能得出如今的马来西亚标准时间。
“9、10、11、12……”赞比里数着日晷仪一侧用黑色马赛克瓷砖拼成的数字。“现在是11。”再加上30分钟,标准时间是11点30分。“你手表上现在显示的时间是多少?”看了一眼,11点28分。“这就是我们使用日晷仪的方式。”
赞比里说,默迪卡日晷仪并不会将每分钟精准地显示出来。“它没办法呈现一两分钟的差异,但如果将一小时分割成四份,以15分钟作为区隔,再加上30分钟的话,得出的答案就会和现今的标准时间差不多。”

如果想制作出能精准计算出变化的日晷仪,也不是不可能。“但要确保你的日晷仪能产生非常锐利的光线, 这样一来,影子的尖端才能将准确的时间坐标指示出来。”
没有什么是永恒的,时间坐标也一样
有趣的是,在默迪卡日晷仪上,时间坐标并不会永远停留在同一个定点上。
在代表时辰的10个数字上方,分别有个以红色及黄色曲线交织而成的“8”字形符号,称为“日行图”(Analema)。今天的11点,箭头影子会停留在符号上的某个位置;一个星期后的11点,箭头便会移动到另一个位置上。

“没有什么是永恒的。每天,太阳的位置都会随着这个符号更换。”更准确来说,这个“8” 便是太阳运行的轨迹。如果每天在同一时间记录影子的位置,一年后就会形成这个图形。
日行图上的红色曲线代表6月到12月;黄色曲线代表12月到6月。
“以现在是4月来说,从11点上方的黄色曲线定点,到12点上方的黄色曲线定点之间的间隔,就是一个小时。”然后按照赞比里说的,将间隔分割成四份,就能推算出现在大约是什么时辰了。

随着月份的变化,晷针形成的影子也会跟着拉长、缩短。当影子随着日行图轨迹绕了一圈,意味着地球绕着太阳公转了一周,一年已过去。
如今的十二星座还是过去的十二星座吗?
建筑师也在默迪卡日晷仪上,用马赛克瓷砖拼出了黄道十二宫(Zodiac)。
什么是黄道十二宫呢?简单来说,就是十二星座。
它的概念源自于巴比伦占星术。当初,巴比伦人留意到了与太阳同时升起的星星,而这些星星以似乎规则的圆周来回运动,他们便将这些星星分成了12组,并为其命名。借由黄道十二宫,人们便能知道目前是哪个星座正位于太阳在天空必经的路线上了。
“跟着箭头。”脚底旁的晷针影子,箭头尖端大约三分之一超过了日晷仪上的深蓝色分界线,意味着正处于4月头。对应到的星座是金牛座。

虽然以天文学的角度来看,几千年过去,由于天体运动的改变,当初十二星座对应到的日期已经与如今的天象不吻合,但借此我们可以一探古人的智慧。“虽然黄道十二宫对应到的日期已经改变,但我们持续保留日晷仪上根据古代日期所分割出的十二星座。它具有历史意义。”
“不断改变”才是天体运行的规则
“不断改变”是天体运动不变的规则。对于步伐快速的现今时代来说,这样需花费时间推算、调整,充满许多不确定因素的计时工具,似乎已不再合适。
“你不需要电池,你只需要阳光。但如果没有太阳,日晷仪也就没办法使用了。我们现在用的时钟,任何时候都可以显示时间。”

现在,日晷仪成了花园的装饰品。“因为它有它的美。”要说的话,日晷仪还是有它的好处的。“只要确保晷针与地轴平行,不论将日晷仪带到任何地方,太阳就会告诉你准确的视太阳时。”
用赞比里的话形容,日晷仪是一种不需要透过电子计算,只需要透过本身的设计,就能得知时间,甚至天体运行规则的工具。他邀请民众到国家天文馆认识这个来自过去的计时工具。“虽然我们现在已经有了时钟,但来认识一下也是好的,以防万一你没带钟表出门,”他说。

后记:
那天在国家天文馆听赞比里讲解默迪卡日晷仪的使用方式时,他递给了我一副太阳观察镜(eclipse glasses)。将眼镜戴上抬头望,一片漆黑之中,橘黄色的太阳在中间散发着光芒。
访问结束时汗流了一身,带着满满的天文知识及转不过来的脑袋走向山坡下方的停车场,心中是充满对古人智慧的赞叹。回公司的路上暗自期许,希望哪天自己也能透过太阳和影子,对这个宇宙再更了解一些。


相关稿件: 【时间计算法/01】马来西亚标准时间由时间守门人说了算? 【科普广播站/01】炎热天气下,女性为何感受不同? 【跨越红绿灯/02】爱恨交通灯 有效“对话” 需军队视角设计疏堵
ADVERTISEMENT
热门新闻
百格视频
ADVERTISEMENT


