日晷的前世今生的思维导图（数字日晷从清华大学日晷被刻字说起）
日晷的前世今生的思维导图（数字日晷从清华大学日晷被刻字说起）十二地支的含义晷面两面都有刻度，分为：子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二时辰，即古人用于计时的“地支”。每个时辰又等分为“时初”、“时正”，这正是一日24小时。中国古代用十二地支纪时、纪月。地支纪时就是将一日均分为12个时段，分别以十二地支表示，子时为23～1时，丑时为1～3时，等等，称为十二时辰。地支纪月就是把冬至所在的月称为子月，下一个月称为丑月，等等。地支与十天干顺序相配，组成甲子、乙丑……癸亥，以六十为周期用以纪日、纪年。历史上的“甲午海战”、“辛丑条约”就包含历史事件发生的年份。下面来给大家科普一下，“日晷”本义是指太阳的影子。现代的“日晷”指的是人类古代利用日影测得时刻的一种计时仪器。其原理就是利用太阳的投影方向来测定并划分时刻，通常由晷针（表）和晷面（带刻度的表座）组成。利用日晷计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明，这项发明被人类沿用达几千年之久，在300
正值暑期旅游期间，清华大学重要纪念物日晷被发现刻字的消息引发关注。8月17日下午，清华大学位于大礼堂草坪前的日晷被发现刻字，据了解，刻画的痕迹位于晷面上半部分，笔画有十几条，看不清是何字迹，只是在晷面上呈浅白色，十分突兀。
据清华大学介绍，位于清华大学礼堂前大草坪南端的日晷，是1920（庚申）级学生毕业时，献给母校的纪念物。其上部是日晷的造型，下部底座分别镌刻着1920级的铭言“行胜于言”的中文及其拉丁文原文，以及建造年月日。“博学于文，约之以礼”日晷默默矗立在清华大学大礼堂前已经将近100年，已经成为清华精神的象征。镌刻的铭言：“行胜于言”这四个字早已成为清华大学的校风。她可供同学们上下课守时的参考，同时亦含有惜阴、即一寸光阴一寸金的意思。因此，她在清华学生心目中的重要性，不言而喻。
校方声明称，“日晷是清华大学的重要纪念物，其底座上镌刻的‘行胜于言’作为清华大学的校风，激励着一代代清华人成长、奋进。我们谴责这种不文明行为。美丽校园需要持续建设，校园文化需要精心呵护。我们呼吁师生员工和社会各界人士共同爱护校园环境。学校也将进一步加大校园管理和保护，一旦查到任何破坏校园文物、景观、设施、环境等行为，将按照法律法规和相应规定严肃处理。”
为了从根本上杜绝游客的不文明行为，减小对文物的损伤，我们还有很长的路要走。家长和老师要加强对孩子的教育和引导，同时以身作则，要培养能孩子避免熊孩子。所以加强科普和道德教育刻不容缓，如果刻字的人知道这个日晷的作用及其历史意义，想必也不会这样做了。
下面来给大家科普一下，“日晷”本义是指太阳的影子。现代的“日晷”指的是人类古代利用日影测得时刻的一种计时仪器。其原理就是利用太阳的投影方向来测定并划分时刻，通常由晷针（表）和晷面（带刻度的表座）组成。利用日晷计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明，这项发明被人类沿用达几千年之久，在3000多年前的周朝我们的祖先就开始使用日晷了。
日晷计时的原理是这样：在一天中，被太阳照射到的物体投下的影子在不断地改变着，第一是影子的长短在改变，早晨的影子最长，随着时间的推移，影子逐渐变短，一过中午它又重新变长；第二是影子的方向在改变，因为我们在北半球，早晨的影子在西方，中午的影子在北方，傍晚的影子在东方。从原理上来说，根据影子的长度或方向都可以计时，但根据影子的方向来计时更方便一些。故通常都是以影子的方位计时。由于日晷必须依赖日照，不能用于阴天和黑夜。因此，单用日晷来计时是不够的，还需要其他种类的计时器，如水钟、沙漏等来与之相配。
日晷通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。铜制的指针叫做“晷针”，垂直地穿过圆盘中心，起着圭表中立竿的作用，因此，晷针又叫“表”；石制的圆盘叫做“晷面”，安放在石台上，呈南高北低，使晷面平行于天赤道面，这样，晷针的上端正好指向北天极，下端正好指向南天极。
晷面两面都有刻度，分为：子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二时辰，即古人用于计时的“地支”。每个时辰又等分为“时初”、“时正”，这正是一日24小时。中国古代用十二地支纪时、纪月。地支纪时就是将一日均分为12个时段，分别以十二地支表示，子时为23～1时，丑时为1～3时，等等，称为十二时辰。地支纪月就是把冬至所在的月称为子月，下一个月称为丑月，等等。地支与十天干顺序相配，组成甲子、乙丑……癸亥，以六十为周期用以纪日、纪年。历史上的“甲午海战”、“辛丑条约”就包含历史事件发生的年份。
十二地支的含义
子（zǐ）是兹的意思，指万物兹萌于既动之阳气下。
丑（chǒu）是纽，阳气在上未降。
寅（yín）是移，引的意思，指万物始生寅然也。
卯（mǎo）是茂，言万物茂也。
辰（chén）是震的意思，物经震动而长。
巳（sì）是起，指阳气之盛。
午（wǔ）是仵的意思，指万物盛大枝柯密布。
未（wèi）是味，万物皆成有滋味也。
申（shēn）是身的意思，指万物的身体都已成就。
酉（yǒu）是老的意思，万物之老也。
戌（xū）是灭的意思，万物尽灭。
亥（hài）是核的意思，万物收藏。
日晷依晷面所放位置、摆放角度、使用地区的不同，日晷可分成地平式、赤道式、子午式、卯酉式、立晷等多种，应用范围也不尽相同。按晷面的摆放角度，可分为：地平式、垂直式、赤道式。
地平日晷的晷面必须严格水平。由于日晷的产生是从观察阳光下竖直物体影子的方向变化而开始的，看来最早的日晷应是地平式日晷。但它必须在使用其他计时工具进行精确计时的条件下，根据表影随时间变化的实际情况来进行刻划，这显然是不方便的，但如果采用均匀刻划的方法又会带来相当大的计时误差。这是地平式日晷重大的缺陷。地平日晷制造容易，安装简便，除了把它作为一般的测时工具外，常常在城市广场、花园、道路、小区、寺堂、学校、码头和游览点等都可看到它的踪影，显得非常别致和美观。
赤道日晷，即日晷的晷面为赤道面。赤道式日晷是日晷世界中最重要和最常见的，也是中国古代最经典和传统的天文观测仪器。所谓赤道，是指地球的赤道或平行于地球赤道的平面，对于天文仪器，其赤道，一般都指后者，即平行于赤道之平面，简称为赤道面。所谓赤道式日晷或赤道日晷，此日晷之晷面，即为赤道面。由于人生活在地球上，又在地球上进行天文观测，因此，赤道式装置是天文观测仪器中主要和基本的组成部分。北京故宫太和殿中的赤道日晷，晷面用汉白玉制，造型雄伟，气魄宏大，这是中国古代典型的，也是经典式赤道日晷。随着太阳位置的变化，晷针影子在盘上移动一寸所花的时间称为“一寸光阴”，“一寸光阴一寸金”的成语就是由此而来。赤道式日晷的计时精度也可以比地平式日晷稍高。
安置墙上的日晷称之为“垂直式日晷”。它有标准向南、向北和向东、向西四个面。垂直式日晷分为三种，即“垂直向南日晷”、“垂直向北日晷”和“垂直向东和向西日晷”。欧洲的英国、法国、德国、意大利、奥地利等国，在一些古代和现代华丽的中层建筑的向南和向北(东西方向)以及向东和向西(南北方向)的墙上，附建有各种不同色调、大小和风格相异的垂直式日晷。
虽然日晷没有我们今天用的时钟这么精确，但是它的工作原理确是相当的简单，仅仅是依据地球自转时太阳与地球间变化的相对位置。随着技术的发展，更简便的数字日晷概念也被提出。早在1994年，来自德国和美帝的研究团队就取得了数字日晷的专利权，并开始研发他们自己的数字日晷。但是这款老版本并没有炫酷的80年代字体，也没有用风骚的复古日晷盘投射阴影。
现在，3D打印技术将日晷带入了数字时代，利用精准的3D模型设计软件，可以对不同角度入射的太阳光进行有选择的透射，结合不同的模块就可以显示出各种数字。但是这种3D模型往往结构复杂，传统的制作工艺无法生产。直到3D打印技术日渐成熟，才能够使用3D打印技制作的日晷显示出数字模式的时间格式。
创客Mojoptix采用了免费的3D设计软件OpenSCAD设计了一款数字日晷，通过巧妙的设计，让太阳从不同角度照射产生的阴影显示点阵式阿拉伯数字，时间间隔为20分钟显示非常准确，他用OpenSCAD软件结合算法设计出了可以在日晷表面显示各个数字的孔洞矩阵，然后将这些数字矩阵合并为3D打印模型。最后耗费35小时在Ultimaker 2打印机上制作出来。
Mojoptix的数字日晷，在阳光下借助不同的投影角度能够以点阵数字显示非常酷的时间--从10:00到16:00，每隔20分钟改变一次。这项设计也不是十全十美，比如晚上就没法工作了。所以它的准确报时范围是早上的10点到下午4点。
Mojoptix将这款数字日晷命名为Gnomon，分为北半球和南半球两种模式。可以下载所有的设计文件自己打印(或者从Etsy商店里购买现成的https://www.etsy.com/listing/248715228/digital-sundial )。需要的是4个3D打印的部件、一个果酱瓶和几个螺丝、螺母和垫圈等。
3D实验室结合3D打印机的参数设置进行了多次尝试，终于制作出了这款数字日晷，并对数字日晷的底座进行了改进，使得组装更加简便。
该款数字日晷将被用于3D实验室的STEM体验式教育中，让孩子们理解日晷的工作原理和发展历史，并且能够进一步思考如何进行精确计时。STEM是用科学、数学知识和先进技术，以工程思维解决现实世界的问题。其教育的核心是：发现问题—设计解决方法—利用科学、技术、数学知识实施解决方法—将解决方法传达给大家。
近年来，我国越来越多中小学开展了STEM教育的探索，研究科学、数学、工程、技术课程之间的融合和有机联系，帮助学生实现STEM教育深层次学习、理解性学习。3D实验室希望通过STEM教育的内容帮助更多的学生提高动手和解决问题的能力，培养能孩子避免熊孩子。
