第一篇 综述 1
第一章 日晷的起源和发展史 2
一、远古时代，日晷是如何产生的？ 2
1．日晷出现前，古人对时间的感受和认识 2
2．日晷的产生 4
二、中国日晷的历史发展 7
1．中国历史上有关日晷的记载 7
2．中国历史上考古出土或现存的日晷文物 10
三、明末—清代西方耶稣会士来华对中国日晷发展的影响 16
1．同西方耶稣会士有关的日晷论著和译著 16
2．现存明末—清代期间日晷珍品的部分展示 17
四、西方日晷历史梗概 24
第二章 同日晷有关的天文学知识 27
一、天文学常数 27
1．一些常用的天文基本常数 27
2．同时间有关的天文基本常数 27
二、球面三角学中常用的一些公式 27
1．一般球面三角形常用的公式 27
2．直角三角形 28
3．象限三角形 28
4．窄球面三角形 29
三、天球坐标及其变换 29
1．天球上的主要“点”和“圈” 29
2．天球坐标系 31
四、地球表面坐标系 34
1．地球的经纬线 34
2．地球的地理坐标系 35
五、地球的自转 35
1．天体的周日视运动 36
2．天体的中天和出没 37
3．天体过卯酉圈和天体大距 38
六、地球的公转 39
1．地球公转的基本规律 39
2．太阳视位置的变化 40
3．二十四节气 42
七、时间简述 43
1．恒星时 43
2．太阳时 43
3．地方时 44
4．世界时 44
5．区时和北京时 45
6．北京时与地方真太阳时的关系 45
第三章 时间雕塑——科学与艺术的结合体 46
一、科学和艺术 46
1．什么是科学和艺术 46
2．自然科学与艺术的比照 46
3．艺术对科学的促进 47
4．科学与艺术永远是相通的 47
5．科学与艺术 49
二、在中国历史长河中科学与艺术一直是联系在一起的 51
1．《诗经》中的天文学 51
2．张衡奇技伟艺，是科学与艺术的经典之作 52
3．中国古代天文学与文学艺术 53
4．中国古代天文学与建筑艺术 54
5．郭守敬的简仪 55
6．圆明园的十二生肖科学雕塑景观 56
三、现代科学中科学与艺术也是紧密结合的 57
1．现代物理学中的美 57
2．现代天文学中的丽 58
四、日晷——以“时间”为主题的科学雕塑景观 66
1．何谓时间雕塑 66
2．日晷——以“时间”为主题的科学雕塑景观 66
3．日晷作为“时间雕塑”的三大要素 67
4．以“时间”为主题的最基本要求 67
5．目前国内日晷存在的一些问题 68
6．漏刻——中国古代同日晷并列的“时间雕塑” 68
五、2005上海国际科学与艺术展——《时间雕塑》展记述 71
1．观众反响大 71
2．观众评价高 72
3．建设性的创议多 73
4．《时间雕塑》展荣获“科学与艺术优秀作品奖” 73
第四章 晷影的黑度和锐度分析论述 74
一、阴影是如何形成的？ 75
二、晷影的反差 76
1．什么是反差 76
2．各种材料的不同反差值 77
3．晷面使用低反差值材料的一些例子 77
三、晷影的结构及其计算 78
1．不同光学性质的晷面 78
2．阴影结构的简单数学模型 79
3．举例说明 80
四、晷影强度分布 81
1．晷影强度的实验测定 81
2．实验测定和理论计算结果比较 82
3．中国古代测影技术的杰出成就 84
第五章 “时间雕塑”中数学计算方程 90
一、基本的数学和天文学基础 90
1．矢量分析 90
2．太阳的直角坐标和球面坐标 91
3．太阳的位置矢量 92
4．晷针针端位置矢量B 92
5．太阳针端矢量S和针端投影矢量T 92
6．针端影位矢量C 92
二、地平式日晷 93
1．一般的地平式日晷 93
2．立针式地平日晷 93
三、卯酉式日晷（垂直正向南日晷） 94
1．卯酉式日晷之一（一般的卯酉式日晷） 94
2．卯酉式日晷之二（针式卯酉日晷） 94
四、子午式日晷（垂直正向东和西日晷） 95
1．垂直正向东日晷 95
2．垂直正向西日晷 95
五、非垂直向南、北仰斜式日晷 95
1．非垂直向北仰斜式日晷 96
2．非垂直向南仰斜式日晷 97
六、垂直偏斜式日晷 98
1．垂直正向南偏斜式日晷 98
2．垂直正向东偏斜式日晷 100
3．垂直正向西偏斜式日晷 101
七、球面日晷 101
1．球面日晷的上口环平面水平状放置 101
2．球面日晷的上口环平面仰斜式放置 102
八、圆柱式日晷 102
九、半圆柱式日晷 102
十、总结 104
1．日晷晷面为平面 104
2．日晷晷面为非平面 104
第二篇 日晷世界——日晷种类及其造型 105
第六章 赤道式日晷 106
一、什么叫赤道日晷 106
二、赤道日晷之特点 106
1．赤道日晷的晷面平行赤道面 106
2．赤道日晷晷表（即晷针）指向北天极 108
3．在地球上任何纬度都可以建立赤道日晷 108
三、赤道日晷之分类 110
1．经典式赤道日晷 110
2．浑天式赤道日晷 120
3．赤道环式日晷 123
4．U型赤道日晷 127
5．建筑式赤道日晷 127
四、赤道日晷的时差和经度改正 128
1．赤道日晷的时差改正 128
2．赤道日晷的经度改正 129
3．一座新型的赤道环式日晷 130
第七章 地平式日晷 131
一、地平日晷的两个重要特征 131
1．地平日晷的晷面必须严格呈水平 132
2．地平日晷的晷表所在面必须位于安装点的子午面内，晷针必须指向北天极 132
二、地平日晷晷面时刻线和节气线 133
1．地平日晷晷面时刻线的图解法 134
2．地平日晷广场时刻线的置定 134
3．地平日晷时刻线的角度测定法 135
4．有关时刻线的几个问题 137
5．地平日晷的节气线 143
三、地平日晷的经度改正和纬度调整 143
1．地平日晷的经度改正 143
2．地平日晷的纬度调整 144
四、地平日晷的分类 145
1．落地式地平日晷 145
2．底座式地平日晷 145
3．顶盖式地平日晷 146
4．水柱式地平日晷 146
5．十字形地平日晷 148
6．立针式和立柱式地平日晷 148
五、地平日晷的设计和安装 149
1．地平日晷的设计 149
2．地平日晷的安装 150
第八章 垂直式日晷 158
一、垂直正向日晷 159
1．垂直正向南日晷（或垂直向南日晷） 159
2．垂直正向北日晷 163
3．针式垂直正向南日晷（针式卯酉日晷） 164
4．垂直正向东和西日晷（子午日晷） 166
二、垂直偏斜式日晷 170
1．何谓垂直偏斜，垂直偏斜的种类 170
2．垂直偏斜日晷晷面时刻线的图解法 170
3．垂直偏斜日晷晷面时刻线的计算方法 171
4．垂直偏斜S24°E日晷的时刻线 174
5．垂直向北偏斜日晷（N24°W） 174
6．垂直向北偏斜式日晷（N24°W）的极限时刻线 175
7．垂直墙体偏斜角度的测定 175
第九章 非垂直向北（南）仰斜式日晷 176
一、向北仰斜式日晷 177
1．晷表垂直于晷面 177
2．晷表指向北天极 177
二、向南仰斜式日晷 177
三、极向式日晷 178
1．什么叫极向式日晷 178
2．极向日晷时刻线的图解法 178
3．极向日晷时刻线的计算法 178
4．极向日晷的节气线 179
第十章 圆柱和半圆柱式日晷 182
一、圆柱式日晷 182
1．圆柱式日晷的时刻线 182
2．圆柱式日晷制作和观测的几个要求 183
二、半圆柱式日晷 183
1．外形 184
2．结构 184
3．设计原理 185
4．安装和调节 186
5．观测方法 187
6．应注意之点 187
第十一章 球面（体）日晷 188
一、郭守敬发明的仰仪 188
1．仰仪 188
2．原文的剖析 188
3．中国学者对仰仪的研究和复原 191
4．仰仪总论 192
5．仰仪内面坐标网线的确定 193
二、仰釜日晷 195
1．一般论述 195
2．仰釜日晷晷面线路图的测绘 196
三、球体日晷 197
第十二章 人晷 198
一、人晷时刻点的确定 198
1．椭圆的圆周 198
2．时刻点的确定 198
二、人站立的刻线范围的确定 200
三、以中心角决定时刻点 201
四、人晷与其他日晷的结合 202
第十三章 组合式日晷 203
一、两种类型日晷的组合 203
二、三种类型日晷的组合 205
三、四种类型日晷的组合 206
四、五种类型日晷的组合 206
五、同一类型日晷的大量组合 206
第十四章 天花板反射式日晷 209
一、反射镜的放置 209
二、子午线的确定 209
三、天花板日晷时刻线的画制 210
1．用观测方法画定时刻线 210
2．用计算方法画制时刻线 210
四、天花板日晷节气线的测定 211
五、天花板的大小同镜子至天花板距离b的关系 211
六、天花板日晷的一个典型例子 212
七、其他形式的反射式日晷 212
第十五章 投影式日晷 214
一、尖端状或球状投影式日晷 214
二、圆孔状投影式日晷 214
三、高耸尖端状投影式日晷 217
四、午标 218
1．改革儒略历和午标设施 219
2．乌鲁伯格天文台子午线 219
3．郭守敬观星台 220
4．中科院紫金山天文台明制铜圭表 223
五、奇形怪状的投影式日晷 227
第十六章 纪念性日晷 228
一、墓碑日晷 228
二、十字形日晷 229
三、星形日晷 229
1．星形日晷的基本结构 229
2．星尖阴影的投射规律 230
3．星形日晷晷面时刻线的绘制 231
第三篇 附录 233
附录一 国内各省市“时间雕塑”展示 234
附录二 2005上海国际科学与艺术展《时间雕塑》展示 254
附录三 世界各地“时间雕塑”展示 274
附录四 中国各省、市、自治区和特别行政区县以上城市纬度、经度和经度改正表 362
参考文献 403