TerraPrinter2025 年 3 月上線
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山峰日晷的原理

晷針指向天極

晷針傾斜著指向天極,也就是群星繞著旋轉的那個天空中的點(在北半球靠近北極星)。太陽每天也繞著同一根軸轉一圈,所以晷針的影子在一天中等速轉動,全年同一時刻都落在同一個位置。這就是為什麼光禿禿的一座山本身做不成日晷,而插上一根晷針的山就可以。

為什麼時刻線會在山上彎曲

每個時刻,晷針的影子都落在穿過晷針的一個平面裡。這個平面與底板相交處,線是直的;與山體相交處,線就順著地面爬上山脊、落入山谷。頁面會在你要列印的形狀上算出每一條線,所以影子不論落在哪裡,都會剛好落在線上。

8 字形

日晷顯示的是太陽時。由於地球公轉軌道是橢圓、地軸又是傾斜的,太陽時在 11 月最多比時鐘快 16 分鐘,在 2 月最多慢 14 分鐘(均時差)。時鐘 12 點整時晷針尖端的影子,一年下來會畫出一個 8 字形(日行跡)。日期線顯示的是白晝最長的一天、春分秋分和白晝最短的一天裡,尖端影子走過的路線。

只適用於一個緯度

晷針的傾角和每一條線都取決於日晷擺放地點的緯度,所以它是為一個地點專門製作的。在緯度約 2° 的範圍內(往北或往南約 200 km)都能顯示正確的時間。時刻已依你在所在時區內的經度做了調整,所以讀出的是時鐘的標準時間。

影子落到晷面外時

晷針從山頂立起,遠高於底板。太陽低的時候——清晨、傍晚或冬天——影子可能會落到邊緣之外。所以山頂不在正中,而是像庭園日晷的指針一樣偏向赤道一側:影子落向另一邊,就能用上大部分晷面。頁面會統計一年中有多少日照小時能讀出時間,並選一個讓這個比例保持較高的山頂高度。把山頂調低就能更常讀到時間,調高則山更壯觀。

在課堂上

為學校做一個,每週和時鐘對一對:差值是否沿著 8 字形變化?為什麼正午線沒有剛好指向北方?把為你所在城鎮做的日晷和為遙遠北方某個城鎮做的比一比:晷針和時刻線有什麼變化?

高程:Copernicus DEM GLO-30(© DLR e.V. & Airbus)和 AWS 上的 Mapzen Terrain Tiles(SRTM、GMTED2010、ETOPO1 等)。地圖 © OpenStreetMap 貢獻者,© CARTO。太陽位置:NOAA 太陽位置計算方法。還可以做:噴發火山、地形走馬盤、TerraPrinter 應用,或更多3D 地圖禮物創意。