我们知道，阳光下物体的影子变化是有规律的，早上影子朝西，下午影子就转到东边什么是。我们可以利用这个规律来测量时间。最理想的情况就是太阳每天都是一样的，从同样的地方升起来，划过相同的弧线，又从同样的位置落下，每天正午时太阳的高度都是相同的。这样，每天的日影都是固定的，测量时间就成了很简单的事情。
但是，这种情况是不可能存在的。
同学们都知道，地球是围绕太阳公转的，地球围绕太阳公转的轨道所在的平面叫做黄道面。地球赤道所在的平面叫做赤道面。黄道面与赤道面之间有个夹角，大约是23°，这个夹角几乎是不变的，所以我们会发现地轴总是指向北极星。，我们会发现，一年四季中，太阳在天空中走过的轨迹变化实在是太大了。以北纬36°的泰安为例，夏季的时候太阳会从东北方升起，冬季的时候又从东南方升起；夏天中午影子很短，冬天中午影子很长。更让人崩溃的是低纬度地区，中午的时候有的季节影子朝北，有的季节影子朝南，有的季节干脆没了影子——太阳就在正头顶。
所以，直接插根棍子在地面上是不行的，一年四季影子长短、方向变化太大，实在是没法测量时间。
怎么解决这个烦人的问题呢？科学家们想出了一个绝妙的好主意。我们只需要让这根小棍平行于地轴，这样不管太阳的高度怎么变化，我们都能保证小棍的影子长度不变。想象一下，假如你就住在赤道上，你用绳子将一根小木棍水平挂起来观察影子，是不是一年四季影子的长短都不会变化呢？在地球上的其他地方，也是一样的，只要我们保证木棍指向北极星，那么木棍就一定平行于地轴。这根木棍，就是日晷上的晷针
日晷是使用太阳的位置来测量时间的一种设备，主要由一根投射太阳阴影的指标、承受指标投影的投影面和晷面上的刻度线组成。让日影投射在一个标有时刻的平面上，当太阳移动时，影子所指示的时间也跟着变动。日晷可以设计在任何物体的表面上，让固定的指针产生阴影来测量时间，因此日晷有许多种不同的形式，基本上可以分为地平式日晷、赤道式日晷、子午式日晷和卯酉式日晷等。绝大部分的日晷显示的都是真太阳时，有些在设计上作了变更，可以显示平太阳时或是日光节约时间。
日晷的作用: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，又称“日规”。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。
日晷的使用方法:1、日晷不依靠风力、电力、水力的支持，只需要太阳，便可以知道当下的时刻。
2、日晷是依照使用地的纬度,将轴（指时针）朝向北极固定,观察轴投影在垂直于轴的圆盘上的刻度来判断时间。早晨，影子投向盘面西端的卯时附近;当太阳达正南最高位置(上中天)时，针影位于正北(下)方，指示着当地的午时正时刻。午后，太阳西移，日影东斜，依次指向未、申、酉各个时辰。
日晷的制作除了指时针必需正确的安装之外，时间线的刻划也不能忽视。各形日晷时间线的刻划与日晷的地理位置，指时针的高度等，都有关系。假设地理纬度为φ，指时针的高度为H，要刻划的时间与正午的差值为T；时间线与指时针的夹角为A，距离为D，则各形日晷的计算式如下： （1）水平式日晷：TAN（A）=TAN（T）*SIN（φ） （2）赤道式日晷：等分圆盘，每小时相当与十五度，正午线垂直朝下。 （3）极地晷：D=H*TAN（15*T） （4）南向垂直日晷：TAN（A）=TAN（T）*COS（φ） （5）东或西向垂直式：D=H*TAN（（6-T）*15） （6）侧向垂直式：TAN（A）=SIN（O）*TAN（R+15*T） 指时针与墙面垂线的夹角TAN（W）=SIN（θ）*COT（φ） 指时针高出于墙面的夹角SIN（O）=COS（θ）*COS（φ） 指时针与正午线的时间线差COT（R）=COT（θ）*SIN（φ） 6点与12点时间线的夹角COT（S）=SIN（θ）*TAN（φ） θ：日晷墙面的斜角 （7）投影日晷：D=SIN（T*15），V=sin（φ）*COT（φ） 椭圆长轴与短轴的比：sin(φ) 竖竿（人立足）的位置：Z=TAN（del）*COS（φ） del：太阳的赤纬，V：时间点在短轴方向上的值 D：时间点在长轴方向上的值日晷又称“日规”，是我国古代利用日影测得时刻的一种计时仪器。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。在晷面的正反两面刻划出12个大格，每个大格代表两个小时。当太阳光照在日晷上时，晷针的影子就会投向晷面，太阳由东向西移动，投向晷面的晷针影子也慢慢地由西向东移动。于是，移动着的晷针影子好像是现代钟表的指针，晷面则是钟表的表面，以此来显示时刻。 由于从春分到秋分期间，太阳总是在天赤道的北侧运行，因此，晷针的影子投向晷面上方；从秋分到春分期间，太阳在天赤道的南侧运行，因此，晷针的影子投向晷面的下方。所以在观察日晷时，首先要了解两个不同时期晷针的投影位置。中国古代测时仪器。由晷针和晷盘组成，晷盘上有时间刻度，晷针垂直于盘面，通过晷针日影在盘面上的方向就能测定时间。因盘面安置的方向不同，日晷可分为地平日晷、赤道日晷、立晷、斜晷。日晷的早期历史尚不清楚，最早的可靠记载是《隋书·天文志》中提到的袁充于隋开皇十四年(594)发明的短影平仪(即地平日晷)。赤道日晷的明确记载初见于南宋曾敏行《独醒杂志》卷二中提到的晷影图，但晷盘是木制的。后世改用石质晷盘，金属晷针。北京故宫等处保存的都是清代制造的石质赤道日晷。赤道日晷的晷面平行于赤道面，晷针指向南北极。相持既久,日晷渐移。——明·马中锡《中山狼传》 (2)[sundial]∶利用太阳投射的影子来测定时刻的装置。又称“日规”，是我国古代利用日影测得时刻的一种计时仪器。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。在晷面的正反两面刻划出12个大格，每个大格代表两个小时。当太阳光照在日晷上时，晷针的影子就会投向晷面，太阳由东向西移动，投向晷面的晷针影子也慢慢地由西向东移动。于是，移动着的晷针影子好像是现代钟表的指针，晷面则是钟表的表面，以此来显示时刻。 由于从春分到秋分期间，太阳总是在天赤道的北侧运行，因此，晷针的影子投向晷面上方；从秋分到春分期间，太阳在天赤道的南侧运行，因此，晷针的影子投向晷面的下方。所以在观察日晷时，首先要了解两个不同时期晷针的投影位置。 日晷又称“日规”，是古代人利用日影来定时刻的计时器。日晷的种类很多，根据晷面所处位置的不同可分为地平式、赤道式、子午式、卯酉式等多种，功能也不尽相同。 世界上最早的日晷诞生于六千年前的巴比伦王国。中国最早文献记载是《隋书·天文志》中提到的袁充于隋开皇十四年公元574年发明的短影平仪即地平日晷。赤道日晷的明确记载初见于南宋曾敏行的《独醒杂志》卷二中提到的晷影图。 赤道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，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。在晷面的正反两面刻划出12个大格，每个大格代表两个小时。当太阳光照在日晷上时，晷针的影子就会投向晷面，太阳由东向西移动，投向晷面的晷针影子也慢慢地由西向东移动。于是，移动着的晷针影子好像是现代钟表的指针，晷面则是钟表的表面，以此来显示时刻。 这种利用太阳光的投影来计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明，这项发明被人类所用达几千年之久，然日晷有一个致命弱点是阴雨天和夜里是没法使用的，直至1270年在意大利和德国才出现早期的机械钟，而中国则在1601年明代万历皇帝才得到二架外国的自鸣钟，清代时虽有很多进口和自制的钟表，但都为王宫贵府所用，一般平民百姓还是看天晓时。所以彻底抛却日晷，看钟表知辰光还是近现代的事。