计时器历史发展 中国古代计时器及近代机械计时器的早期发展
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一、中国历史之邯郸勺丸创作公元前2357~2258年尧【圭表】、【日晷】测时已达相当高的精度公元前722~221年春秋战国中国的【漏壶】记时已达很高的水平公元前201~公元9年西汉日晷和漏刻计时同时使用公元85年东汉【浮子】和【漏箭】公元132年东汉张衡制【漏水浑天仪】公元450公元450李兰制“【停表刻漏】”梁殷夔制【恒定水位漏】殷夔“漏刻法”公元660年隋耿询、宇文恺制【大称式刻漏】,献于隋炀帝公元665年唐吕才制“【多壶式受水壶刻漏】”公元618~906年唐唐代盛行【赤道式日晷】,并于十七世纪前传入欧洲公元1030年北宋燕肃制“【莲花漏】”公元1135年金出现【复式多壶漫流刻漏】公元1050年北宋舒易简、于渊、周宗制【皇佑刻漏】公元1074年北宋沈括革新皇佑漏刻公元1090年北宋苏颂、辅公濂制【水运仪像台】公元1250年南宋【“香篆”钟】和【灯钟】记时在中国广为流行公元1260年元【地平式日晷】由西方传入(携带式日晷)二、世界历史公元前20000年:史前人以在木棍和骨头上刻标识表记标帜的方式来计时。
公元前8000年:埃及文明制订了12个月每月均为30天的日历。
公元前3000年:两河流域的苏美尔人把一年分为12个月,每月30天,每天分为360个周期,每个周期为4分钟。
公元前2000年:巴比伦人使用每年354天的月历,每月29天和30天相轮。
与此同时,玛亚人创立了一年260天和365天的日历。
公元前1500年:埃及发明第一个移动日晷,将一天分为12个周期。
接着又发明一种叫【漏刻】的计时器。
公元前700年:巴比伦人把一天分为相等的12个部分。
公元前100年:雅典出现以一天24小时为基础的【机械漏刻】。
公元200年:西方开始引入星期概念。
公元400年:中国发展了机械漏刻。
公元1100年:日晷在欧洲得到发展。
公元1350年:德国钟表匠发明第一个【机械闹钟】。
公元1500年:意大利教堂响起了机械钟声。
从古到今计时的演变过程从古到今,计时的演变真是一段神奇的旅程。
想象一下,古代人还在用日出日落来判断时间,真是随性得很。
那时候,没什么时钟,大家都是凭着感觉,早上阳光一照,哎呀,起床啦!就这样,阳光成了最好的闹钟。
你要是想知道什么时间,往往要抬头看看天,真是大自然的恩赐。
然后呢,慢慢地,古人开始发明一些工具。
比如,水钟和沙漏,简直是聪明的代表!水滴一滴一滴流下来,沙子一点一点往下滑,嘿,这样就能大致知道过了多长时间。
就像现在的计时器,简单却又有效。
那时候的人,面对着这些神奇的东西,心里肯定暗自窃喜:看,我可不只是个“日头迷”!进入了中国古代,钟表开始崭露头角。
那些铜制的钟,叮当作响,真是能让人一听就精神抖擞。
尤其是在寺庙里,法师们敲钟的声音,听着就让人心里一安,仿佛在说:别急,时间还早。
说到这里,你有没有想过,这些古钟的声音是多么有韵味啊,宛如乐曲一样在空气中回荡,仿佛每一下都在提醒人们珍惜当下。
再往后,随着科技的进步,机械钟诞生了。
哇,简直是给人类的生活带来了翻天覆地的变化!那种嘀嗒嘀嗒的声音,听着就像是在说:“快快,别磨蹭了,赶紧干活!”这种时钟的出现,真是让人不禁想起那句老话:“时不我待”,咱们可得抓紧时间,不然就得落后了。
到了现代,手表又出来了。
小小的表盘,戴在手腕上,简直就是个时尚的象征。
你看,无论是运动型的,还是奢华的,样样都有,让人一眼就爱上。
想当年,大家可都是看大钟,现在抬手一看,哎,时间在这里,生活真是变得方便多了。
你有没有遇到过那种看表就想说:“哎呀,我得走了!”的场景?生活就是这样,不知不觉中,我们都成了时间的追逐者。
而现在,智能手机横空出世,简直让人瞠目结舌!谁还用手表啊,直接掏出手机,看看时间,顺便刷个朋友圈,生活真是太便捷了。
不过,大家也许没注意,随着时间的推进,我们的生活节奏越来越快。
曾经悠闲的时光,仿佛在这一刻变得紧迫起来。
就像那句老话说的:“急中生智”,但是谁也没说过,急中还要慢慢品味生活。
从计时器到自动钟,中国时间的记录进化史张玥在原始社会,人们日出而作,日落而息,时间概念比较淡薄。
而在经济高速发展的现代社会,时间却是人们非常看重的,生活中的各项事务都脱离不开时间的约束,有上下班时间,开会时间,汽车飞机出发时间,竞技体育的比赛时间等等。
时间对现代人很重要,对于已经习惯时刻掌握时间的你,有没有思考过为什么一秒的时间是这样一个长短呢?古人又是怎样来计时的呢?最古老的计时器古时计时工具常见的有两种,一是“日晷”,二是“漏”。
“日晷”起源于“土圭”。
三干多年前,我们祖先最早发明了用土和石片刻制成的“土圭”,成为世界上最早发明计时器的国家之一。
土圭,也称圭表,包括圭和表两部分。
表是直立的标竿,圭是在表下端南北方向放置的水平尺,多为铜或石制造。
土圭作为一种古老的天文仪器,用来测量日影的长度。
当太阳在最北面而且位置最高的时候,表的影子最短,这时就是夏至;当太阳在最南面而且位置最低的时候,表的影子最长,这时就是冬至。
因此,测量相邻两次日影最长或最短之间所经历的时间,即可推算一年的日数,以确定回归年的长度,并用它来推定24节气。
在春秋战国时期,古人就已经懂得使用铅垂来校正表的垂直,使它的观测结果更准确。
日晷是以太阳影子的移动所对应于晷面上的刻度来计时,由一根晷针和刻有刻线的晷面组成,随着太阳在天空的运行,晷针的投影像钟表的指针一样在晷面上移动,就可以指示时辰。
然而日晷遇到了阴雨天或黑夜便失去作用,于是一种白天黑夜都能计时的水钟便应运而生,这就是漏刻。
漏,是指漏壶;刻,是指刻箭。
箭,则是标有时间刻度的标尺。
漏刻是以壶盛水,利用水均衡滴漏的原理,观测壶中刻箭上显示的数据来计算时间。
漏刻一般由四只从上而下互相迭放盛水的铜壶组合而成。
上三只铜壶底下有小孔,最下面一只竖放着一个箭形浮标。
随着不断的滴水,铜壶的水面逐渐升高,壶身上有刻度,以此为标记的时间。
为了提高精准性,漏刻中间还可以多加几级水壶。
你知道为什么现在的一刻钟等于15分钟吗?就是源于漏刻。
计时工具的发展简史全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:计时工具的发展简史计时工具的发展可以追溯到古代,从最早的日晷、水钟到现代的电子表、计时器,人类对于时间的测量和记录方式不断进步和改变。
下面我们来一起回顾一下计时工具的发展简史。
第一阶段:古代计时工具古代人类最早的计时工具是日晷。
日晷利用太阳的影子来进行时间测量,通过悬挂在一根柱子上的横杆,可以根据太阳的位置得出时间。
在古代文明中,日晷被广泛使用,为人们提供了最基本的时间概念。
古代还出现了水钟,利用水流的速度来测量时间。
水钟通过固定的装置使水从一处流向另一处,然后通过刻度来测量水的消耗量从而确定时间。
水钟在古代文明中也得到了广泛应用。
随着科学技术的发展,近代计时工具如沙漏、机械钟、怀表等相继出现。
沙漏利用流动的沙粒来进行时间测量,机械钟利用机械装置来显示时间,怀表则是一种携带方便的手表。
19世纪末至20世纪初,电气技术的发展推动了计时工具的进步。
原子钟的发明使时间测量更加精确,计时器的出现为各行各业提供了准确的时间测量工具。
随着电子技术的发展,现代计时工具变得更加精密和多样化。
电子表、手机计时功能、计算机软件等已经成为人们日常生活中不可或缺的工具。
如今,人们可以通过各种智能设备获取准确的时间,并且可以随时随地进行时间测量。
计时工具已经成为现代社会中不可或缺的一部分,帮助人们更好地管理时间、安排生活。
总结:计时工具的发展历程源远流长,从古代的简单日晷到现代的智能电子表,人类对时间的测量和记录方式不断创新和改进。
通过对计时工具的发展简史的回顾,我们可以更好地理解时间的重要性,也让我们体会到科学技术对人类生活的影响和改变。
愿我们在未来的发展中,能够更好地利用计时工具,合理安排时间,享受更美好的生活。
第二篇示例:计时工具的发展简史计时工具一直以来都是人类社会中重要的工具之一,它们在各个领域都起着至关重要的作用。
随着科技的不断发展和进步,计时工具也经历了数百年的演变和改进。
中国计时器发展史一、古代计时器的出现在中国古代,计时器的出现可以追溯到公元前14世纪的商代。
商代的计时器主要是用玉石制成的圭表,用来测量时间的长短。
圭表是一种直角三角形的仪器,通过观察阴影的位置来确定时间。
这种计时器主要用于农业生产和天文观测。
二、水钟的发展随着社会的发展,中国古代的计时器逐渐进入了水钟时代。
水钟是一种利用水流的力量来测量时间的仪器。
最早的水钟出现在战国时期,那时已经有了用来计时的水钟塔。
汉代的时候,水钟得到了进一步的发展,有了更加精确的设计和制造工艺。
水钟的出现,使得计时更加精确和方便。
三、蜡烛的使用除了水钟,古代中国人还使用蜡烛来计时。
蜡烛的燃烧速度是相对稳定的,可以作为一种简单的计时工具。
宋代的时候,蜡烛计时法得到了广泛的应用。
宋代的蜡烛计时法是通过燃烧一定长度的蜡烛来测量时间的长短。
蜡烛的燃烧时间是固定的,可以根据蜡烛燃烧的长度来确定时间的长短。
四、机械钟的出现随着科学技术的发展,中国在明清时期引进了欧洲的机械钟。
机械钟是一种利用机械装置来测量时间的仪器。
最早的机械钟是由钟表师傅根据外国技术制造的。
明代万历年间,苏州的王钟表工坊开始制造机械钟,成为中国最早的钟表制造厂之一。
机械钟的出现,使得计时更加精确和方便。
五、电子钟的普及20世纪初,电子技术的发展带来了电子钟的出现。
电子钟是一种利用电子元器件来测量时间的仪器。
最早的电子钟是由外国技术引进的,中国开始制造电子钟大约是在上世纪50年代。
电子钟的出现,使得计时更加精确和方便,广泛应用于各个领域。
六、石英钟的应用20世纪60年代,随着石英技术的发展,石英钟开始应用于计时器中。
石英钟是一种利用石英晶体的振动来测量时间的仪器。
石英钟具有高精度、稳定性好的特点,成为当时计时器领域的主流产品。
中国在70年代开始制造石英钟,应用领域逐渐扩大。
七、原子钟的发展原子钟是一种利用原子的振动频率来测量时间的仪器,具有极高的精确度。
中国在20世纪70年代开始研制原子钟,1985年成功研制出国产原子钟。
计时仪器的发明和发展钟表是人们日常生活、学习、工作和进行科学生产、管理、研究必备的计时仪器,其历史是伴随着人类文明史而发展.从远古时代的日晷、滴漏进展到现代化的机械钟表、石英电子钟表、原子钟表的历程,记录了人类社会的进化和工业文明的发展.中国是世界上最早发明计时仪器的国家.远古时代的日晷和漏壶是我们祖先创造的最简单的计时器,利用太阳的影子和滴水或流沙的恒定交流量计算时刻.有史料记载,汉武帝太初年间(纪元前104-101年)由落下闳创造了我国最早的表示天体运行的仪器——浑天仪.东汉时期(公元130年)张衡创造了水运浑天仪,为世界上最早的以水为动力的观测天象的机械计时器,是世界机械天文钟的先驱.盛唐时代,公元725年张遂(又称一行)和梁令瓒等人创制了水运浑天铜仪,它不但能演示天球和日、月的运动,而且立了两个木人,按时击鼓,按时打钟.第一个机械钟的灵魂一擒纵器用于计时器,这是中国科学家对人类计时科学的伟大贡献.它比十四世纪欧州出现的机械钟先行了六个世纪.宋朝(公元1092年)苏颂和韩公廉等创制了著名的水运仪象台,它把浑仪、浑象和机械性计时器都组合在一起,成为世界上第一座以水为动力,装有擒纵装置的自呜机械天文钟,但最有价值的还是苏颂为《水运仪象台》撰写了详细设计说明编成《新仪象法要》一书,记载了水运仪象台的全部结构,并绘制了60多辐150多种零部件的附图,这是世界上第一部图文并茂的天文计时器专著.现陈列在北京中国历史博物馆的水运仪象台就是根据《新仪象法要》复原制造的.元代初年,大科学家郭守敬(公元1276年)创造了著名的大明殿灯漏,是初步脱离了天文仪器范围,成为独立的机械性计时器.这是计时器发展史上,又一个伟大成就.明代初年,约公元1360年詹希元又创造了以流沙代水做动力,防止天寒地冻,仪器不能运行.采用了完整的齿轮系和凸轮机构,发明了“五轮沙漏”,并以指针时盘指示时间,采用敲鸣报时,是完全脱离天文仪器的独立时钟机构.这个发明比欧州同类计时器出现早了二百多年.英国科学家李约瑟博士在1956年三月份英国《自然》杂志上发表的“中国的天文钟”一文中指出了“中国天文钟的传统,是后来欧洲中世纪天文钟的直接祖先”.封建统治的束缚,限制了科学技术及钟表技术的发展,在明代以后的二百多年中,我国的计时器的发展成效甚微,终于被后来发展起来的西洋钟表取而代之.西洋的计时器也是经过水钟和机械钟两个阶段.但一直到十三世纪还没有脱离水钟的阶段.到十四世纪(约1370年)在法国著名的亨利·德维克创制的钟上才采用了比较完备的齿轮系,并用重锤代替水力,经过约两个世纪的漫长时间,才造出了比较现代的机械时钟.1583年,著名的意大利物理学家伽利略在实验中发现了“摆”的等时性,1656年,荷兰数学家、物理学家和天文学家惠更斯继续伽利略的理论研究,建立了数学摆的力学原理,创造了“摆钟”理论,开创了精密计时学的新纪元.1658年,以“摆”做为钟表调速器的惠更斯摆钟问世,从此,摆钟就成为座钟的一个主要形式,目前广泛使用的就是这种摆钟.盘簧(发条)的发明给时钟的小型化创造了条件,而摆的发明进一步提高了时钟走时的准确性,使摆钟长期以来被作为最好的时间标准.1675年,惠更斯又采用摆轮游丝系统造出了一种便于携带的钟表.也就是现代闹钟的前身.随着自由锚式擒纵器的发明和怀表的微型化,十八世纪末由瑞士钟表匠制成了世界上第一块手表.第一只石英钟出现在二十世纪二十年代,从三十年代开始得到了推广,从六十年代开始,由于应用半导体技术,成功地解决了制造日用石英钟问题,石英电子技术在计时领域得到了广泛的应用.并取代机械钟作了更精确的时间标准.明末清初,欧洲的西洋钟表开始进入宫廷,并逐渐占据中国市场,带动了我国钟表制造业的发展,先后在南京、广州、苏州、上海等地陆续出现了制钟的手工作坊.由于生产效率及其低下,没有能力积聚资本,因此从清代末年开始,逐渐被进口钟表挤垮,到民国时期几乎全部被迫关闭.现代中国的制钟工业是与西洋钟表竞争中发展起来的.1915年7月民族工商业者李东山在山东烟台创办了烟台宝时造钟厂,开创了我国现代制钟工业的历史.1931年宝时钟厂改为德顺兴造钟厂,年产座挂钟55000多只,达到生产鼎盛时期.从宝时造钟厂分离出来的技术骨干分别在烟台和全国各地开办了5家和10多家钟厂,不仅在烟台形成相当规模的钟表工业基地,年产座挂钟16万余只,而且把制钟技术扩散到全国各地.烟台为我国现代制钟工业的首创和发展做出了贡献.解放前因日本侵略者的践踏和国民党统治的破坏,钟表工业和其他工业一样都遭到严重摧残,到1949年全国钟表工业已仅存几家奄奄一息.解放后,在中国共产党的正确领导下,人民生活水平不断提高,国家根据需要,在制钟工业原有基础上,先后建立了很多钟表工业基地,使钟表生产迅速发展.在轻工业部的领导下,设计出了全国摆钟、闹钟、手表、电子钟、石英钟的“统一机芯”为满足市场需要,钟表产品不断创新,花色品种日新月异,使中国成为世界钟表生产大国和强国,为国民经济发展做出了重大贡献.。
计时工具的发展简史
计时工具的发展经历了漫长而丰富的历史,从古代的日晷和水钟,到现代的机械钟表、电子钟表和计算机时钟,每一次发展都标志着人类对时间测量精度和便利性的不断追求和提升。
1.古代计时工具:在古代,人们使用日晷、水钟等简单的计时工具来测量时间。
日晷利用太阳光的投影来显示时间,而水钟则是利用水流的变化来计时。
2.机械钟表的出现:从14世纪开始,机械钟表逐渐出现,使用机械装置来精确测量时间。
最早的机械钟表通常是大型的钟塔钟表,后来逐渐发展成为家用的手表和挂钟。
3.电子钟表的发展:20世纪初,电子技术的发展带来了电子钟表的出现。
电子钟表使用电子元件来测量和显示时间,比机械钟表更加精准和稳定。
4.石英钟表的革命:20世纪中叶,石英钟表的发明引领了计时工具的革命。
石英钟表利用石英晶体的振荡来实现精确计时,精度远高于传统的机械钟表和电子钟表。
5.数字化时代的到来:随着计算机和数字技术的发展,数字化时钟和计时工具成为主流。
数字时钟、计算机时钟和智能手机等设备广泛应用于日常生活和工作中,为人们提供了更加便捷和精准的时间测量方式。
6.网络时钟和全球定位系统:当前,网络时钟和全球定位系统(GPS)等技术的发展进一步提高了计时工具的精度和全球化。
人们
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可以通过互联网和GPS信号随时获取到全球统一的标准时间,实现了时间测量的全球化和即时化。
总的来说,计时工具的发展经历了从简单到复杂、从机械到电子、从局部到全球的演变过程,不断推动着人类社会对时间测量精度和便利性的追求和提升。
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作者: 陈尔俊
作者机构: NULL
出版物刊名: 文史知识
页码: 36-40页
主题词: 机械钟;考工记;西方国家;大明殿灯漏;南京博物院;水运仪象台;北京故宫;太平兴国;
新仪象法要;五轮沙漏
摘要:北京故宫和南京博物院都收藏有一批近世机械钟,颇受观众喜爱。
这些机械钟,或称自鸣钟,虽最先是西方国家创制的,但却是从我国古代测天计时器(欧洲人称天文钟)直接演变过来的。
古代的计时方法都脱离不了天象,与天文学分不开。
在计时器的发明和发展上,我国从公元前2世纪至公元15世纪一直居世界首位。
我国最古的计时器,当推日晷和漏壶。
日晷是利用太阳光的投影测时的,《周礼·考工记》上已有'置槷眡景'的记载,现存最早的日晷是贵州。
计时器历史发展中国古代计时器及近代机械计时器的早期发展【中国古代计时器】【综述】人类最早使用的计时仪器是利用太阳的射影长短和方向来判断时间的。
前者称为圭表,用来测量日中时间、定四季和辨方位;后者称为日晷,用来测量时间。
二者统称为太阳钟。
公元前1300~前1027年,中国殷商时期的甲骨文,已有使用圭表的记载。
《诗经·国风·定之方中》篇有,“定之方中,作于楚宫。
揆之以日,作于楚室……”。
确切记载使用圭表的时间为公元前659年。
圭表等太阳钟在阴天或夜间就失去效用。
为此人们又发明了漏壶和沙漏、油灯钟和蜡烛钟等计时仪器。
中国古代应用机械原理设计的计时器主要有两大类,一类利用流体力学计时,有刻漏和后来出现的沙漏;一类采用机械传动结构计时,有浑天仪、水运仪象台等。
此外,还有应用天文原理(大都根据日影方向测定时间)计时的日晷,它也是中国最古老的计时器之一。
相持既久,日晷渐移。
——明·马中锡《中山狼传》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。
其原理就是利用太阳投射的影子来测定并划分时刻。
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,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。
晷面的刻度是不均匀的。
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。
早晨,影子投向盘面西端的卯时附近。
接着,日影在逐渐变短的同时,向北(下)方移动。
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。
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。
世界上最早的日晷诞生于六千年前的巴比伦之大王国。
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。
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。
圭表和日晷一样,也是利用日影进行测量的古代天文仪器,早在公元前7世纪,我国就开始使用了。
据说,日晷还是在它的基础上发展起来的。
圭表是测定正午的日影长度以定节令,定回归年或阳历年。
在很长一段历史时期内,我国所测定的回归年数值的准确度斗居世界第一。
通过进一步研究计算,古代学者还掌握了二十四节气的圭表日影长度。
这样,圭表不仅可以用来制定节令,而且还可以用来在历书中排出未来的阳历年以及二十四个二节令的日期,作为指导农事活动的重要依据。
圭表是我国古代度量日影长度的一种天文仪器,由“圭”和“表”两个部件组成。
直立于平地上测日影的标杆和石柱,叫做表;正南正北方向平放的测定表影长度的刻板,叫做圭。
远古时的人们,日出而作,日没而息,从太阳每天有规律地东升西落,直观地感觉到了太阳与时间的关系,开始以太阳在天空中的位置来确定时间。
但这很难精确。
很早以前,人们发现房屋、树木等物在太阳光照射下会投出影子,这些影子的变化有一定的规律。
于是便在平地上直立一根竿子或石柱来观察影子的变化,这根立竿或立柱就叫做“表”;用一把尺子测量表影的长度和方向,则可知道时辰。
后来,发现正午时的表影总是投向正北方向,就把石板制成的尺子平铺在地面上,与立表垂直,尺子的一头连着表基,另一头则伸向正北方向,这把用石板制成的尺子叫“圭”。
正午时表影投在石板上,古人就能直接读出表影的长度值。
据记载,三千年前,西周丞相周公旦在河南登封县设置过一种以测定日影长度来确定时间的仪器,称为圭表。
这当为世界上最早的计时器。
经过长期观测,古人不仅了解到一天中表影在正午最短,而且得出一年内夏至日的正午,烈日高照,表影最短;冬至日的正午,煦阳斜射,表影则最长。
于是,古人就以正午时的表影长度来确定节气和一年的长度。
譬如,连续两次测得表影的最长值,这两次最长值相隔的天数,就是一年的时间长度,难怪我国古人早就知道一年等于365天多的数值。
在现存的河南登封观星台上,40尺的高台和128尺长的量天尺也是一个巨大的圭表。
圭表是中国古代观测天象的仪器。
在不同季节,太阳的出没方位和正午高度不同,并有周期变化的规律。
于露天将圭平置于表北面,根据圭上表影,测量、比较和标定日影的周日、周年变化,可以定方向、测时间、求出周年常数、划分季节和制定历法。
所以圭表测影是中国古代天文学的主要观测手段之一。
仪征铜圭表长34.5厘米,合汉制1.5尺,边缘上刻有尺寸单位;表高19.2厘米,合汉制8寸。
圭、表间用枢轴连接,使之合为一体。
使用时将表竖立与圭垂直;平时可将表折入圭体中留出的空档内,便于携带。
根据传统的说法,表高为8尺;这一数值曾被长期沿用。
该表的表高恰为8尺的1/10,说明它是一件便携式的测影仪器,可证明当时常设的天文台用8尺的表进行观测的说法是可信的。
圭表由圭和表两部份组成:圭是平放的有刻度的尺,表是直立的标竿,置于圭的两端且与圭垂直。
当太阳照着表的时候,圭上出现了表的影子,根据影子和方向和长度,就能读出时间。
春秋时代已经使用圭表测量连续两次日影最长和最短之间所经历的时间,并计算出回归年的长度。
中国现存最早的圭表是1965年在江苏仪征石碑村1号东汉墓出土。
圭表多以铜制。
一九六五年在江苏仪征的一座东汉中叶墓葬中出土了一件袖珍铜圭表,它由19.2厘米的表和34.39 厘米长的圭构成,圭表之间有枢轴相连,可将表平放于匣内,圭表合装一体,启合自如,携带方便,是设计家和铸造师密切配合的杰作。
圭表测时的精度是与表的长度成正比的。
元代杰出的天文学家郭守敬在周公测时的地方设计并建造了一座测景台。
它由一座9.46米高的高台和从台体北壁凹槽里向北平铺的长长的建筑组成,这个高台相当于坚固的表,平铺台北地面的是“量天尺”即石圭。
这个硕大的“圭表”使测量精度大大提高。
以圭表测时,一直延至明清,现在南京紫金山天文台的一具圭表,是明代正统年间(1437-1442年)所造的。
又称漏刻、漏壶。
漏壶主要有泄水型和受水型两类。
早期的刻漏多为泄水型。
水从漏壶底部侧面流泄,格叉和关舌又上升,使浮在漏壶水面上的漏箭随水面下降,由漏箭上的刻度指示时间。
后来创造出受水型,水从漏壶以恒定的流量注入受水壶,浮在受水壶水面上的漏箭随水面上升指示时间,提高了计时精度。
为了获得恒定的流量,首先应使漏壶的水位保持恒定。
其次,向受水壶注水的水管截面面积必须固定,水管采用“渴乌”(虹吸)原理,便于调整和修理。
有两种保持水位恒定或接近恒定的方法,均见于宋代杨甲著《六经图》(刊于1153年)中的“齐国风挈壶氏图”。
图中“唐制吕才(约公元600~650)定”刻漏是在漏壶上方加几个补偿壶,“今制燕肃(1030)定”刻漏采用溢流法,深四寸。
多余的水由平水壶(下匮)通过竹注筒流入减水盎。
燕肃创制的漏壶叫莲花漏,北宋时曾风行各地。
《全上古三代秦汉三国六朝文·全后汉文》中在桓谭(卒于公元56年)的文章里说刻漏度数因干、湿、冷、暖而异,在白天和夜间需要分别参照日晷和星宿核对。
当时已认识到水温和空气湿度对刻漏计时精度的影响。
刻漏的最早记载见于《周礼》。
已出土的文物中最古老的刻漏是西汉遗物,共3件,均为泄水型。
其中以1976年内蒙古自治区伊克昭盟杭锦旗出土的青铜漏壶最为完整,并刻有明确纪年。
比较完整的传世刻漏有两个,均为受水型:一个在北京中国历史博物馆,是元代延祐三年(1316)造;一个在北京故宫博物院,是清代制造。
西方发现最早的沙漏大约在公元1100年,比我国的沙漏出现要晚。
我国的沙漏也是古代一种计量时间的仪器。
沙漏的制造原理与漏刻大体相同,它是根据流沙从一个容器漏到另一个容器的数量来计量时间。
这种采用流沙代替水的方法,是因为我国北方冬天空气寒冷,水容易结冰的缘故。
最著名的沙漏是《明史·天文志》载,1360年詹希元创制的“五轮沙漏”。
流沙从漏斗形的沙池流到初轮边上的沙斗里,驱动初轮,从而带动各级机械齿轮旋转。
最后一级齿轮带动在水平面上旋转的中轮,中轮的轴心上有一根指针,指针则在一个有刻线的仪器圆盘上转动,以此显示时刻,这种显示方法几乎与现代时钟的表面结构完全相同。
此外,詹希元还巧妙地在中轮上添加了一个机械拨动装置,以提醒两个站在五轮沙漏上击鼓报时的木人。
每到整点或一刻,两个木人便会自行出来,击鼓报告时刻。
这种沙漏脱离了辅助的天文仪器,已经独立成为一种机械性的时钟结构。
后来周述学加大了流沙孔,以防堵塞,改用六个轮子。
由于无水压限制,沙漏比漏刻更精确。
宋濂(1310~1381)著《宋学士文集》记载了沙漏结构,有零件尺寸和减速齿轮各轮齿数,并说第五轮的轴梢没有齿,而装有指示时间的测景盘。
浑天仪是浑仪和浑象的总称。
浑天仪浑仪是测量天体球面坐标的一种仪器,而浑象是古代用来演示天象的仪表。
它们是我国东汉天文学家张衡所制的。
西方的浑天仪最早由埃拉托色尼于公元前255年发明。
葡萄牙国旗上画有浑仪。
自马努埃一世起浑天仪成为该国之象征。
浑仪模仿肉眼所见的天球形状,把仪器制成多个同心圆环,整体看犹如一个圆球,然后通过可绕中心旋转的窥管观测天体。
浑仪的历史悠久,有人认为西汉落下闳、鲜于妄人、耿寿昌都造过圆仪,东汉贾逵、傅安等在圆仪上加黄道环,改称“黄道铜仪”。
早期结构如何已没有记载。
而最早有详细结构记载的是东晋史官丞南阳孔挺在光初六年,即公元323年所造的两重环铜浑仪,这架仪器由六合仪和四游仪组成。
到了唐贞观七年,即公元633年,李淳风增加了三圾仪,把两重环改为三重仪,成为一架比较完备的浑仪,称为“浑天黄道仪”。
唐朝以后所造的浑仪,基本上与李淳风的浑仪相似,只是圆环或零部件有所增减而已。
随着浑仪环数的增加,观测时遮蔽的天区愈来愈多,因此,从北宋开始简化浑仪,到了元朝郭守敬则对浑仪进行彻底改革,创制出简仪。
浑象的构造是一个大圆球上刻画或镶嵌星宿、赤道、黄道、恒稳圈、恒显圈等,类似现今的天球仪。