下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
当我们在野外的时候，身上没有指示方向的工具，该如何辨别方向呢？如果有太阳的话，怀表就可以帮我们识别方向。方法很简单，只要把怀表平放在地上，时针指着太阳，找出时针跟12点方向的夹角，这个夹角的平分线所指的方向就是正南。
这个方法的原理很简单：太阳东升西落，在天上走一圈所花的时间是24小时，而在怀表的表面上，时针走一圈所花的时间是12小时。后者走的弧度，刚好是前者的2倍。所以，只要把怀表上的时针走过的弧度平分一下，就是午时太阳所处的方向，即正南方向，如图13所示。
需要说明的是，这个方法虽然简单，但不太精确，有时甚至会产生几十度的误差。因为，怀表一直平行于地面，只有在极地上，太阳在天上运行时才会与地面平行，而其他的地方太阳与地平线总会有一个夹角，尤其是在赤道上时，它们是相互垂直的。所以，除了在极地上，在地球上的任何其他地方，都不可避免地会有误差。
图13 在野外用怀表
我们可以看一下图14：a图中，观测者位于图中的点M处，点N为北极点，圆HASNRBQ（天球子午线）刚好同时通过观察者所在的天顶和天球的北极。我们可以通过量角器测量出天球的北极在地平线HR的高度NR，从而计算出观察者所在的纬度。这时，观察者如果站在点M看点H，他的前方就是正南方。
在图14中，如果我们从侧面观察太阳在空中的运动轨迹，会发现这一轨迹是一条直线，而不是弧线，且这条直线被地平线HR分成了两段，在地平线上面的部分是太阳在白天的运动轨迹，在地平线下面的是晚上的运动轨迹。到了每年的春分和秋分，太阳白天和晚上运行的路线相等，也就是图中的直线AQ；跟这条直线平行的直线SB，就是夏天时太阳的运动轨迹。从图中可以看出，这一路线多半都处于地平线以上，也就是说，夏天的白昼要比黑夜长一些。太阳每小时的运动轨迹是其全长的（1/24），也就是360°/24=15°。不过，有一点很24奇怪，我们通过计算得出，午后3点的时候，太阳应该在地平线西南15°×3=45°的地方，可实际的情况却有点偏差。这是因为，在太阳的运行轨迹上，同样长度的弧线投射到地平面上的影子不一样长。
图14 用怀表辨别方向易出
我们可以深入分析一下：如b图所示，图中的SWNE表示在天顶上看到的地平面，直线SN是天球的子午线，观察者站在点M。太阳在天空运行时，它的轨道中心的投影不是点M，而是L'，参见a图。如果我们把a图中的SB转移到S＂B＂的位置，就是把太阳的运行轨迹移到水平面上，并将其分成24等分，即每份15°。然后，我们把这个圆形轨迹恢复到原来的位置，再投影到地平面上，就可以得到一个中心点为L的椭圆形，参见b图。在圆S＂B＂上，我们分别在24个等分点上作直线SN的平行线，这样就可以在椭圆上找出24个点，那么，这些点就是太阳在一昼夜内每个时刻的位置。这些点之间的弧线长度都不等，对于在点M的观察者来说，感觉会更明显，因为点M不是椭圆的中点。
通过计算，我们可知，夏天的时候，在纬度35°的某处用怀表来辨认方向，会有很大的误差。在b图中，下端的阴影部分代表晚上，也就是说，日出时间在早晨的3～4点钟。依据用怀表辨认方向的方法，太阳抵达正东方向的点E时不是怀表上显示的时间6点，而是7点半。此外，在正南偏东60°的地方，太阳是9点半升起，而不是8点升起；在正南偏东30°的地方，太阳是11点升起的，而不是10点；在正南偏西45°的地方，太阳是下午1点40分升起，而不是下午的3点；日落时间是下午的4点半，而不是6点。
还需要说明的是，怀表指示的时间是法令规定的时间，不是当地真正的太阳时间。从某种意义上来说，这一方法也会影响怀表辨认方向的准确性。由此说来，怀表虽然能辨别方向，但不够精确。只有在某些特殊的时期，如春分、秋分或冬至时，误差会小一些，因为此时观测者所处位置的偏心距为0。