在北半球,我們可以通過找時針對準太陽時,時針與 12 點的角平分線來找到南方,同理,在南半球,可以通過類似的方式找到北方。背後的原理只涉及地方時、經度和手錶表盤。
正午時,太陽位於正南方,此時地方時為 12 點整,讓我們以此為起點。
地球自轉一週用時 24h,因此太陽劃過天空的角速度為均勻的 360°/24h=15°/h。
表盤一圈為 12h,因此時針劃過表盤的角速度為均勻的 360°/12h=30°/h,是太陽劃過天空速度的 2 倍。
讓我們虛擬一個指陽針,角速度與太陽劃過天空的角速度相同,從 12 點整開始運動,起始與時針重合。因為角速度只有時針的一半,這個虛擬指陽針將時刻位於 12 點刻度與時針所成角的角平分線上。
當用虛擬指陽針對準太陽時,12 點的刻度將始終指向正午太陽出發的方位,即正南方。同理,當時針指向太陽時,虛擬指陽針就指向了正南方。
太陽的位置可以通過立細杆來精確標示,因此正南方的精確度取決於地方時的精確度。
我們知道,0° 經線所在地的地方時為格林尼治標準時間 GMT,因此我們只要知道當地的精確經度,即可通過太陽的角速度,每 15° 相差 1 小時,精確算出當地的地方時,進而精確得出正南方的位置。
此外,用相反的方式,我們也可以通過精確的指南針和精確的地方時,根據太陽算出當地的經度。通過觀察正午太陽與地平線的夾角,算出精確的緯度,進而確定自己的位置。