古代科学技术 别具一格的计时器--日晷?漏壶?盂漏
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篇首语:瞄准还不是射中,起跑还不算到达。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了古代科学技术 别具一格的计时器--日晷?漏壶?盂漏相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
现在我们用钟表计时,古时候没有钟表,人们用什么计时呢?
请别为古人担心,他们也自有独特的计时仪器:
日晷(guǐ)。这是一种利用太阳的射影来测报时间的计时器。
那是在很久很久以前,老祖宗在和大自然的相处中,偶然发现,随着太阳的移动,树影的位置和长短也变化着,而且变化得很有规律:于是,他们找了些石块,把石块放在树旁,当树影移动到某块石头上时,就知道是什么时刻了。
他们砍了一根直木棍,把它直插在地上,用它来代替树木。这木棍真比树木好用,它的影子又细又长,投在地面的石头上,界线清楚极了,测的时间也比过去准确了许多。
这便是原始的日晷。这种日晷有一个底盘,底盘的边缘刻划着标志时间的线条,有的是钻的小孔,这划着线条或钻着小孔的底盘叫针盘;针盘中安放着一条竖着的指针。在阳光下,指针便映出投影,而且会随着太阳的不同位置有规律地变化着。人们只要看指针的影子投落在针盘的哪个线条或小孔上,就能知道准确的时间了。
现在中国最早的日晷,是1897年在内蒙的托克托城出土的一个石制日晷,收藏在北京中国历史博物馆内。据专家考证,这石制日晷是西汉时期的制品。
日晷虽然使用方便,指示的时间也很精确,但它却受到阳光这一条件的限制。没有阳光的时候,例如,晚上或阴天。日晷就不能发挥它应有的作用了。
漏壶。是以漏壶滴水在刻箭上表示出时刻的记时器。
漏壶一般由铜制成,它的历史可以追溯到很远,至少在夏、商时期就已开始使用了。
早期的漏壶叫“沉箭壶”。它是这样制作的:在壶的底部钻一个小孔,壶的中间竖着一根标有刻度的箭杆。使用时,把壶里装满水。随着壶里的水慢慢地从小孔里往下滴漏,壶里的水平面也逐渐地下降,箭杆露出水面的部分则越来越长。古人就用箭杆露出水面的长度来计算时间,水面上箭杆上的刻度就表示时间数字。
沉箭壶的制作方法不难,但缺点却很明显。壶里的水位高时,压力大,水漏得快;水位低时,压力小,水漏得很慢。这漏速不均匀,记时便不准确了。
于是,聪明的古人又发明了“浮箭壳”。这浮箭壶的制作有些复杂:在不同高度上放置三个漏壶,然后在它们的下面再放一个接水壶,有刻度的箭杆便放在这个接水壶中。使用时,最上面的漏壶里的水先滴入中间壶里,中间壶里的水又滴入下面的壶里,而下面的壶里的水则滴入接水壶中。随着接水壶内水平面的升高,箭杆便逐渐上升,人们看箭杆上的刻度,就能知道具体的时间了。
漏壶的制造,根据有关资料的记载,我国在世界上是独一无二的。西方的水地钟和漏壶的功用一样,它是雅典法庭用来限制发言人的发言时间的。公元前159年传到罗马,现在雅典还存有这种遗制。但它的制造比我国的漏壶晚得多,据说,它是公元前400年柏拉图时代的产物。当然,它的使用也不如我国的漏壶普遍。
我国最早的机械计时器,隶属于天文仪器。例如,唐朝梁令瓒等人发明的“开元水运浑天仪”,北宋苏颂等人制造的“水运仪象台”等,都包含着有“机械计时器”。在这些机械计时器中,已采用了颇为复杂的齿轮系统。尤其是苏颂水运仪象台中报时装置里的机械擒纵器,与现代钟表里的关键机件??锚状擒纵器,作用非常相似。英国科技史专家李约瑟博士,便认为它“可能是欧洲中世纪天文钟的直接祖先”。
苏颂的报时装置虽然很是先进,但它仍是天文仪器的一部分。第一个把机械计时器从天文仪器中分离出来的,是元代科学家郭守敬。他制造的“七宝灯漏”,以水做动力,采用了齿轮系统和凸轮机构,能自动报时,还饰有可以按时自动跳跃的动物模型。其工艺水平大大超越了前人。这架“七宝灯漏”陈设在皇宫的大明殿内,颇受当朝皇上忽必烈的赏识。
郭守敬之后,到明代初年,能工巧匠詹希元又创造发明了“五轮沙漏”机械计时器。顾名思义,五轮沙漏以流沙为动力,来驱动齿轮运转。这种计时器不受气候影响,克服了水漏的不足,但由于沙粒本身很难均匀,因而不如流水那样能均匀地流动,准确性较水漏要差一点。
在我国古代漫长的历史岁月中,除了前面我们介绍的日晷、漏壶等计时仪器外,民间还流传着许多简单而实用的计时器。其中使用较多的是“盂漏”和“更香”。
盂漏,据说是唐朝的一个和尚发明的。制造使用原理很简单:在一个铜盂的底部穿一个小洞,把它放在水面上,水从洞中涌入盂里,盂里的水满到一定的程度,就会沉下去。于是,取出盂,倒掉水,再重复使用。铜盂的大小重量是有一定规格的,一般一个时辰(2小时)沉浮一次。
更香,其实就是在我们平常用的香上作出刻度,来计量时间。为了使更香的实用性更大,人们把香做得很长,并盘旋成各种形状,有的能连续燃烧
十几天。有趣的是,有人还用更香做“闹钟”。他们在更香的某时某刻的地方悬挂一个小金属球,当香烧到这个地方的时候,金属球便会掉到接在下面的金属盘子里。那清脆的响声便便提醒人们到了某时刻了。
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