众所周知，物体的影子在阳光下是有规律变化的。上午，影子朝西，下午，影子转向东。我们可以用这条规则来测量时间。最理想的情况是，太阳每天都是一样的，从同一个地方升起，越过同一个弧线，从同一个位置落下。每天中午太阳的高度是一样的。这样日影每天都是固定的，测时间也很简单。
但是，这种情况是不可能的。
学生都知道地球绕太阳转，地球绕太阳转的轨道所在的平面叫黄道面。地球所在的平面叫做赤道平面。黄道面和赤道面之间有一个角度，大约是23°。这个角度几乎是恒定的，所以我们会发现地轴总是指向北极星。我们会发现太阳在天空中的轨迹空一年四季变化太大。以北纬36°的泰安为例，太阳夏天从东北方升起，冬天从东南方升起。影子夏天短，冬天长。更要命的是低纬度地区。中午，有些季节的影子朝北，有些季节的影子朝南，有些季节的影子干脆消失了——太阳就在头顶上。
因此，不可能直接在地上插一根棍子。因为影子的长度和方向在一年中变化太大，所以无法测量时间。
怎么解决这个烦人的问题？科学家们想出了一个绝妙的主意。我们只需要让这根棍子平行于地轴，这样无论太阳的高度如何变化，我们都能保持棍子的影子长度不变。想象一下，如果你住在赤道上，你用绳子横挂一根小棍子来观察影子。影子的长度一年四季不会变吗？在地球的其他地方，情况也是如此。只要我们保证棍子指向北极星，那么棍子一定是平行于地轴的。这根棍子就是日晷上的指针。
