赫斯特父子日晷 (1812年)
 在德比博物馆的日晷 | |
| 材质 | 青铜 |
|---|---|
| 所属年代 | 1812年 |
| 现存于 | 英国英格兰德比博物馆 |
赫斯特父子日晷（1812年）是约翰·赫斯特的侄子在德比制作的[1]，为精密日晷的一个例子，能够将显示的视地方平时转换成地方平时，其准确度可以达到分钟。现在收藏在英国英格兰德比博物馆与艺术画廊。
制造者[编辑]
怀特赫斯特家族在德比以杰出的机械制作而著名。约翰·赫斯特（1713–1788）出生在康格顿，但在他进入钟表业，成为钟表制造商后迁移到德比。 再被任命为度量衡监察员后，他搬到伦敦。他的侄子以赫斯特父子的名字继续家族的事业，这个家族事业以制造塔钟而著名[1]。
设计[编辑]
日晷的设计是基于几何学上对太阳系的理解，特别是太阳造成的影子是如何投射在平面上，在此处是水平的表面。在一年的循环中，每一天的阴影都与前一天不同，并且也与其纬度位置有关。日晷盘显示的是视地方时，所以经度不具有特别的意义。这意味着正午是太阳在一天中位于天空南方最高点的时刻，但是标准时间的正午是以太阳在另一地点，格林尼治天文台南方天空的最高点。德比在格林尼至西方 1°28'46.2"[2]，所以大约在之后5分52.05秒才到达正午。其它需要考虑的点还有地球绕太阳的移动是略为椭圆的，每一天的长度和平均值都会略有不同，在每年的11月和2月的差值最大，累积可以达到16分钟[3]。这是另一个需要修正的数值，称为均时差。在人们将日晷的时间与机械的钟表时间比对之前，完全不知道有这种不同。不是忽略这种差异，就是要每天做修正，使它能与自然的周期对应，他们测量平均时间或地方平时。铁路的时间表要求固定每一天和每一天的中午，因此建立了格林尼治标准时间。当地的米德兰铁路在1848年1月开始遵循格林尼治平时[4]。
这个特制的青铜日晷被标记赫斯特父子/德比/1812，被认为是乔治·本森·斯特拉特（发明棉花纺纱机的威廉·斯特拉特年轻的兄弟） 为他在伯帕的家，乔山屋制作的[5][6]。精确的位置是北纬53°1'49.08"，在格林尼至西边1°29'26.88"[7]，与德比的北纬52°55'00"，略有不同[2]，差值为6'49"。经度则几乎完全相同，只有2秒的时间差。
晷影器[编辑]
这个日晷制作得很坚实，有着厚实的晷影器，晷影器的一个边缘是正午之前投影在盘面上的晷针[8]，另一个边缘是正午之后产生阴影的晷针。晷盘未制作成完整的圆，而被晷影器的厚度分成两个对称的半圆。在这个日晷的设计，晷针相对于与盘面的角度很准确地与纬度相同，是53°1'49"，这是桥山屋的纬度。晷盘的平面是理想的水平面，可以轻微的摆动以在一定的程度内调整平面的纬度[9]。晷影器的梁可以向南移动的纬度是0°6'49"，或是1/10度。
晷面[编辑]
在水平日晷（也称为庭园日晷）接收投影的面是对正于地平面，而不是垂直与晷针的赤道盘面[10][11][12]。因此，阴影呈现在盘面上的转动不是均匀的，时间线之间的间隔需要依据计算[13][14]。盘面的刻画要准确，时间线要使用下面的公式来计算：
此处的λ是日晷所在地的地理纬度（也是晷针相对于地平面的角度），θ是给定的时间相对于盘面上正午时间线（这条线在晷面上永远指向真北）的角度，t是在正午之前或之后时间的数值。
计算能力[编辑]
从1到6的每条时间线，可以用下面的公式来计算。例如，在英格兰的伯帕，正午后3小时，我们填入地理纬度53.03和时间3；如果计算每个整点的时间线，这将得到如下的结果：
伯帕的日晷盘面：53.03 1小时 12.08 2小时 24.76 3小时 38.62 4小时 54.15 5小时 71.46 6小时 90.00
这个日晷的盘面是对称的，正午以前的时间线和以后的时间线玩全相同，是两两对称的镜像。同样的方式也可以计算每半小时或每分钟的时间线。由于正午的线对正南北线，不是向一侧偏移5'又54"，得到的是伯帕的时间，而不是格林尼治时间[15]
均时差[编辑]
重要的是，在盘上我们可以看见协助观测者改正每天均时差的一对标尺。一条标尺给出月分和日期，另一条刻出那一天的钟表时间会快或慢几分钟，标示的字是"Watch Slower, Watch Faster"；4月15日是不需要转换的一天[16]。这个日晷可以读取真太阳时，也可以从太阳时转换出钟表显示的平太阳时[17]。在实用的目的上，观测者可以用这个日晷校正怀表，这种表在1812年运转得还不是很正确。到了1820年，钟表制造业已经改善了：擒纵器已经变得很普遍，并且不再需要频繁的校准。
其它功效[编辑]
另一个大约在1800年于德比制作的日晷，在2005年以1850英镑售出[18]。
相关条目[编辑]
参考资料[编辑]
- 注解
- ^ 1.0 1.1 Glover, Stephen. Noble, Thomas , 编. History of the County of Derby. Derby: Stephen Glover. 1929: 599 [2011-06-01]. （原始内容存档于2014-07-09）.
- ^ 2.0 2.1 Current local time in Derby. timeanddate.com. [2011-06-01]. （原始内容存档于2014-01-23）.
- ^ Waugh 1973，第8,9,10,31页
- ^ Peter E Davies. Railway Time. GreenwichMeanTime.com. [2011-06-01]. （原始内容存档于2011-06-06）.
- ^ Sundial by John Whitehurst & Sons, 1812. flickr. [2011-06-01]. （原始内容存档于2017-01-08）. - Museum label
- ^ Bridge Hill House, Belper, Derbyshire, UK.. [2011-06-01]. （原始内容存档于2017-03-06）.
- ^ Google Maps
- ^ Waugh 1973，第72页
- ^ Waugh 1973，第47页
- ^ Rohr 1966，第49,55页
- ^ Waugh 1973，第35,51页
- ^ Mayall & Mayall 1994，第56,99,144页
- ^ Rohr 1966，第52页
- ^ Waugh 1973，第45页
- ^ Waugh 1973，第12页
- ^ Mayall & Mayall 1938，第70页.
- ^ Waugh 1973，第9页
- ^ Details of Lot 1913. Bamfords Auction house. 2005-09-13 [2011-06-01]. （原始内容存档于2011-09-04）.
- Bibliography
- Mayall RN, Mayall MW. Sundials: Their Construction and Use 3rd. Cambridge, MA: Sky Publishing. 1938. ISBN 0-933346-71-9.
- Rohr RRJ. Sundials: History, Theory, and Practice translated by G. Godin. New York: Dover. 1996. ISBN 0-486-29139-1. Slightly amended reprint of the 1970 translation published by University of Toronto Press (Toronto). The original was published in 1965 under the title Les Cadrans solaires by Gauthier-Villars (Montrouge, France).
- Waugh AE. Sundials: Their Theory and Construction. New York: Dover Publications. 1973. ISBN 0-486-22947-5.