在北半球,我们可以通过找时针对准太阳时,时针与 12 点的角平分线来找到南方,同理,在南半球,可以通过类似的方式找到北方。背后的原理只涉及地方时、经度和手表表盘。
正午时,太阳位于正南方,此时地方时为 12 点整,让我们以此为起点。
地球自转一周用时 24h,因此太阳划过天空的角速度为均匀的 360°/24h=15°/h。
表盘一圈为 12h,因此时针划过表盘的角速度为均匀的 360°/12h=30°/h,是太阳划过天空速度的 2 倍。
让我们虚拟一个指阳针,角速度与太阳划过天空的角速度相同,从 12 点整开始运动,起始与时针重合。因为角速度只有时针的一半,这个虚拟指阳针将时刻位于 12 点刻度与时针所成角的角平分线上。
当用虚拟指阳针对准太阳时,12 点的刻度将始终指向正午太阳出发的方位,即正南方。同理,当时针指向太阳时,虚拟指阳针就指向了正南方。
太阳的位置可以通过立细杆来精确标示,因此正南方的精确度取决于地方时的精确度。
我们知道,0° 经线所在地的地方时为格林尼治标准时间 GMT,因此我们只要知道当地的精确经度,即可通过太阳的角速度,每 15° 相差 1 小时,精确算出当地的地方时,进而精确得出正南方的位置。
此外,用相反的方式,我们也可以通过精确的指南针和精确的地方时,根据太阳算出当地的经度。通过观察正午太阳与地平线的夹角,算出精确的纬度,进而确定自己的位置。