查看“︁赫斯特父子日晷 (1812年)”︁的源代码

{{Infobox artifact
| name          =赫斯特父子日晷<br>Whitehurst & Son Sundial
| image         = [[Image:Derby Sundial 5809.JPG|220px]]
| image_caption = 在德比博物館的日晷
| material      = 青銅
| size          = 
| writing       =
| created       = 1812年
| discovered    = 
| location      = [[英國]][[英格蘭]][[德比博物館與藝術畫廊|德比博物館]]
| id            = 
| registration  = 
}}

'''赫斯特父子日晷'''（1812年）是[[約翰·赫斯特]]的姪子在[[德比]]製作的<ref name="Glover599">{{cite book | last=Glover | first=Stephen | title=History of the County of Derby | editor=Noble, Thomas | publisher=Stephen Glover | location=Derby | year=1929 | pages=599 | url=http://books.google.com/books?id=nqNCAAAAYAAJ&pg=PA599&lpg=PA599&dq=Derby+Whitehurst&source=bl&ots=JCVIe8A9JA&sig=EEvx6XdgaQMDv0ReR2D2V8q55eI&hl=en&ei=u3yoTe_SOYGy8QO77JCnBg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=3&ved=0CCcQ6AEwAjgU#v=onepage&q=Derby%20Whitehurst&f=false | accessdate=2011-06-01 | archive-date=2014-07-09 | archive-url=https://web.archive.org/web/20140709032659/http://books.google.com/books?id=nqNCAAAAYAAJ&pg=PA599&lpg=PA599&dq=Derby+Whitehurst&source=bl&ots=JCVIe8A9JA&sig=EEvx6XdgaQMDv0ReR2D2V8q55eI&hl=en&ei=u3yoTe_SOYGy8QO77JCnBg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=3&ved=0CCcQ6AEwAjgU#v=onepage&q=Derby%20Whitehurst&f=false | dead-url=no }}</ref>，為精密[[日晷]]的一個例子，能夠將顯示的[[太陽日#視太陽日|視地方平時]]轉換成[[地方平時]]，其準確度可以達到分鐘。現在收藏在[[英國]][[英格蘭]][[德比博物館與藝術畫廊]]。

== 製造者 ==
懷特赫斯特家族在[[德比]]以傑出的機械製作而著名。[[約翰·赫斯特]]（1713–1788）出生在[[康格頓]]，但在他進入鐘錶業，成為鐘錶製造商後遷移到德比。 再被任命為度量衡監察員後，他搬到倫敦。他的姪子以''赫斯特父子''的名字繼續家族的事業，這個家族事業以製造[[塔鐘]]而著名<ref name="Glover599"/>。

== 設計 ==
日晷的設計是基於[[幾何學]]上對[[太陽系]]的理解，特別是[[太陽]]造成的[[影|影子]]是如何投射在平面上，在此處是水平的表面。在一年的循環中，每一天的陰影都與前一天不同，並且也與其[[緯度]]位置有關。日晷盤顯示的是[[太陽日|視地方時]]，所以[[經度]]不具有特別的意義。這意味著正午是太陽在一天中位於天空南方最高點的時刻，但是標準時間的正午是以太陽在另一地點，[[格林尼治皇家天文台|格林尼治天文台]]南方天空的最高點。德比在格林尼至西方 1°28'46.2"<ref name="timeanddate">{{Cite web | url=http://www.timeanddate.com/worldclock/city.html?n=1325 | title=Current local time in Derby | publisher=timeanddate.com | accessdate=2011-06-01 | archive-date=2014-01-23 | archive-url=https://web.archive.org/web/20140123103642/http://www.timeanddate.com/worldclock/city.html?n=1325 | dead-url=no }}</ref>，所以大約在之後5分52.05秒才到達正午。其它需要考慮的點還有地球繞太陽的移動是略為橢圓的，每一天的長度和平均值都會略有不同，在每年的11月和2月的差值最大，累積可以達到16分鐘<ref>{{Harvnb|Waugh|1973|pp=8,9,10,31}}</ref>。這是另一個需要修正的數值，稱為[[均時差]]。在人們將日晷的時間與機械的鐘錶時間比對之前，完全不知道有這種不同。不是忽略這種差異，就是要每天做修正，使它能與自然的週期對應，他們測量平均時間或[[地方平時]]。鐵路的時間表要求固定每一天和每一天的中午，因此建立了[[格林尼治標準時間]]。當地的[[米德蘭鐵路]]在1848年1月開始遵循[[格林尼治平時]]<ref>{{Cite web | author=Peter E Davies | url=http://wwp.greenwichmeantime.com/info/railway.htm | title=Railway Time | publisher=GreenwichMeanTime.com | accessdate=2011-06-01 | archive-url=https://web.archive.org/web/20110606173428/http://wwp.greenwichmeantime.com/info/railway.htm | archive-date=2011-06-06 | dead-url=yes }}</ref>。

這個特製的青銅日晷被標記''赫斯特父子/德比/1812''，被認為是喬治·本森·斯特拉特（發明棉花紡紗機的[[威廉·斯特拉特 (發明家)|威廉·斯特拉特]]年輕的兄弟）
為他在[[伯帕]]的家，喬山屋製作的<ref>{{Cite web | url=http://www.flickr.com/photos/climatechangeem/4863532430/sizes/o/ | title=Sundial by John Whitehurst & Sons, 1812 | publisher=flickr | accessdate=2011-06-01 | archive-date=2017-01-08 | archive-url=https://web.archive.org/web/20170108101445/https://www.flickr.com/photos/climatechangeem/4863532430/sizes/o/ | dead-url=no }} - Museum label</ref><ref>{{Cite web | url=http://www.knight-gkla.co.uk/bridge-hill-house.htm | title=Bridge Hill House, Belper, Derbyshire, UK. | accessdate=2011-06-01 | archive-date=2017-03-06 | archive-url=https://web.archive.org/web/20170306204930/http://knight-gkla.co.uk/bridge-hill-house.htm | dead-url=no }}</ref>。精確的位置是北緯53°1'49.08"，在格林尼至西邊1°29'26.88"<ref>Google Maps</ref>，與德比的北緯52°55'00"，略有不同<ref name="timeanddate" />，差值為6'49"。經度則幾乎完全相同，只有2秒的時間差。

=== 晷影器 ===
[[File:Derby Sundial 5811.JPG|thumb]]
這個日晷製作得很堅實，有著厚實的晷影器，晷影器的一個邊緣是正午之前投影在盤面上的晷針<ref>{{Harvnb|Waugh|1973|p=72}}</ref>，另一個邊緣是正午之後產生陰影的晷針。晷盤未製作成完整的圓，而被晷影器的厚度分成兩個對稱的半圓。在這個日晷的設計，晷針相對於與盤面的角度很準確地與[[緯度]]相同，是53°1'49"，這是橋山屋的緯度。晷盤的平面是理想的水平面，可以輕微的擺動以在一定的程度內調整平面的緯度<ref>{{Harvnb|Waugh|1973|p=47}}</ref>。晷影器的梁可以向南移動的緯度是0°6'49"，或是1/10度。

=== 晷面 ===
在''水平日晷''（也稱為''庭園日晷''）接收投影的面是對正於地平面，而不是垂直與晷針的赤道盤面<ref name=Rohr49>{{Harvnb|Rohr|1966|pp=49,55}}</ref><ref name=Waugh35>{{Harvnb|Waugh|1973|pp=35,51}}</ref><ref name=Mayall56>{{Harvnb|Mayall|Mayall|1994|pp=56,99,144}}</ref>。因此，陰影呈現在盤面上的轉動不是均勻的，時間線之間的間隔需要依據計算<ref name=Rohr52>{{Harvnb|Rohr|1966|p=52}}</ref><ref name=Waugh45>{{Harvnb|Waugh|1973|p=45}}</ref>。盤面的刻畫要準確，時間線要使用下面的公式來計算：

:<math>
\tan \theta = \sin \lambda \tan(15^{\circ} \times t)
</math>

此處的λ是日晷所在地的地理[[緯度]]（也是晷針相對於地平面的角度），θ是給定的時間相對於盤面上正午時間線（這條線在晷面上永遠指向[[真北]]）的角度，''t''是在正午之前或之後時間的數值。

==== 計算能力 ====
從1到6的每條時間線，可以用下面的公式來計算。例如，在英格蘭的伯帕，正午後3小時，我們填入地理緯度53.03和時間3；如果計算每個整點的時間線，<!--:<math>
 \cot (\sin \53.03^{\circ} \tan(15^{\circ} \times 3))
</math>
-->這將得到如下的結果：

:{| border=1
|+ '''伯帕的日晷盤面：53.03 '''
|-
|1小時||	12.08
|-
|2小時||	24.76
|-
|3小時||	38.62
|-
|4小時||	54.15
|-
|5小時||	71.46
|-
|6小時||	90.00
|-
|}
這個日晷的盤面是對稱的，正午以前的時間線和以後的時間線玩全相同，是兩兩對稱的鏡像。同樣的方式也可以計算每半小時或每分鐘的時間線。由於正午的線對正南北線，不是向一側偏移5'又54"，得到的是[[伯帕]]的時間，而不是[[格林尼治]]時間<ref>{{Harvnb|Waugh|1973|p=12}}</ref>

==== 均時差 ====
[[File:Derby Sundial C 5810.JPG|thumb|均時差的轉換標尺。]]
[[File:Tijdvereffening-equation of time-en.jpg|thumb|left|b180px|均時差。]]
重要的是，在盤上我們可以看見協助觀測者改正每天[[均時差]]的一對標尺。一條標尺給出月分和日期，另一條刻出那一天的鐘錶時間會快或慢幾分鐘，標示的字是"Watch Slower, Watch Faster"；4月15日是不需要轉換的一天<ref>{{Harvnb|Mayall|Mayall|1938|p=70}}.</ref>。這個日晷可以讀取真太陽時，也可以從太陽時轉換出鐘錶顯示的平太陽時<ref>{{Harvnb|Waugh|1973|p=9}}</ref>。在實用的目的上，觀測者可以用這個日晷校正[[懷錶]]，這種錶在1812年運轉得還不是很正確。到了1820年，鐘錶製造業已經改善了：[[擒縱器]]已經變得很普遍，並且不再需要頻繁的校準。

== 其它功效 ==
另一個大約在1800年於德比製作的日晷，在2005年以1850英鎊售出<ref>{{Cite web | date=2005-09-13 | url=http://www.bamfords-auctions.co.uk/BidCat/detail.asp?SaleRef=FASEPT05&LotRef=1913 | title=Details of Lot 1913 | publisher=Bamfords Auction house | accessdate=2011-06-01 | deadurl=yes | archiveurl=https://web.archive.org/web/20110904233825/http://www.bamfords-auctions.co.uk/BidCat/detail.asp?SaleRef=FASEPT05&LotRef=1913 | archivedate=2011-09-04 }}</ref>。

== 相關條目 ==
*[[日晷]]
*[[約翰·赫斯特]]

== 參考資料 ==
;註解
{{reflist|3}}
;Bibliography
* {{cite book | author = Mayall RN, Mayall MW | year = 1938 | title = Sundials: Their Construction and Use | edition = 3rd | publisher = Sky Publishing | location = Cambridge, MA | isbn = 0-933346-71-9}}
* {{cite book | author = Rohr RRJ | year = 1996 | title = Sundials: History, Theory, and Practice | url = https://archive.org/details/sundialshistoryt0000rohr | edition = translated by G. Godin | publisher = Dover | location = New York | 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).
* {{cite book | author = Waugh AE | year = 1973 | title = Sundials: Their Theory and Construction | url = https://archive.org/details/sundialstheirthe00albe | publisher = Dover Publications | location = New York | isbn = 0-486-22947-5}}


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{{DEFAULTSORT:Whitehurst and Son sundial (1812)}}
[[Category:日晷]]