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手表帮你找着北

2018-03-02王琪胜

知识窗 2018年2期
关键词:日晷时针指针

王琪胜

你有没有过这样的经历:走在陌生的地方,迷失了方向,又找不到人问路,想用手机导航吧,手机又不争气,没电了。没有带指南针?不要紧,有手表嘛!

虽然手表不是指南针,但我们也可以像野外探险者一样,用它确定大致的方向。

用手表找方向的口诀简单又好记:“时数折半对太阳,12指的是北方。”你把手表摘下来,放到水平位置,看看现在的时间,按照24小时制的时间除以2。比如,現在是14点30分,除以2就是7点15分,将7点15分的时针方向对准太阳,12点钟的方向就是北方。

用手表测方向的原理是什么呢?我们知道中国古代有一种计时工具叫作日晷。日晷由晷针和带刻度的晷面组成,在阳光下,晷针在晷面上会出现投影,这个投影指向哪个刻度,就是什么时间。用手表来测方向的原理和日晷的工作原理正好相反,它是利用时间和太阳来测定方向。

地球每天自西向东自转一周,所以从地球上观察,太阳每天早上从东方升起,晚上从西方落下。因为这种现象是地球自转造成的人的视觉效果,所以天文学上把太阳的这种运动叫作周日视运动。太阳运动的路径可以看作一个巨大的表盘,时针所指的方向就是太阳所在的位置。人们所戴的手表就可以看成是这个巨大的天然时钟的“迷你版”。只不过地球24小时自转360°,一小时转15°,而手表上的指针每天旋转720°,每小时旋转30°,所以我们用手表和太阳测方向,需要先把时间换算成24小时制,然后再除以2。

在我国东部的海岛和西部的偏远地区,采用这个办法时还需要考虑地方时差,将北京时间换算成地方时间,然后再用当地时间来测方向。具体做法是:以东经120°线为准,经度每向东15°,将北京时间加一小时;每向西15°,用北京时间减一小时。比如乌鲁木齐位于东经87°,用120°减去87°,再除以15,换算成时间,是2小时9分钟,然后用北京时间减去2小时9分钟,就是乌鲁木齐的当地时间。

但是,用手表只能测出大致的方向,这和真正的方向会产生一些误差。那么这个误差是怎么产生的呢?按说用手表测方向时,手表应倾斜放置,而且这个倾斜角度应当和地球自转时的倾斜角度一样。地球的自转轴指向北极星,但是由于我们在测方向时不知道北极星的位置,所以手表表盘只能水平放置。这与太阳周日视运动面就会产生一个夹角,并且太阳的高度越高,表盘指针与“太阳指针”角度之间的差也就越大,此时辨别方向的误差也就越大。在高纬度地区、冬季、太阳刚刚升起或即将落下时,太阳位置较低,手表的时针容易对准太阳,从而找准方向。相反,低纬度地区太阳的高度一般比高纬地区高,并且越临近夏至,太阳越高,这时手表的指针难以准确地对准太阳,所以在夏季、低纬度地区及正午时分用手表辨别方向的误差较大,不适合采用这个方法。

用手表测方向的方法简单实用,快拿起你的手表,抬头看看太阳,来试试吧。endprint

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