第三章 精密的天文仪器
第三节 计时仪器
目录
第一章 写在前面的话
第二章 独特的天文坐标系统
第二章 独特的天文坐标系统
第三章 精密的天文仪器
第三节 计时仪器
第四章 持续的恒星观测
第四章 持续的恒星观测
第五章 奇异天象的观测
第五章 奇异天象的观测
第六章 天文与占星
第六章 天文与占星
第七章 阴阳五行与历法
第八章 自成体系的历法
第九章 干支与生肖
第十章 古代的纪时制度
第十一章 岁差的发现
第十一章 岁差的发现
第十二章 太阳月亮运动及位置计算
第十三章 行星运动及位置计算
第十四章 天文机构的官办性质
第十四章 天文机构的官办性质
第十五章 朴素的宇宙学说
第十六章 各具特色的少数民族历法
第十六章 各具特色的少数民族历法
第十六章 各具特色的少数民族历法
附录
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太阳每天早晨升起,傍晚落下,表影随之由偏西移到偏东,表影所在的方位可以提示时间,这是不言而喻的。生产的进步,生活节奏的加快,人们要求知道比较准确的时间,于是表就演变成了日晷。 日晷包括一根晷针和以晷针为圆心的石质晷面,晷面刻有放射状方位线,根据针影与方位线的重合情况,就能知道时间。
在民间,最常用的计时工具是更香。均匀的更香,其长度和燃烧时间成正比。 由于空气流动,湿度变化,更香的精度不会太高,但已能满足百姓的生活需要。
水运浑象既然受漏壶流水的操纵,当然也能够反映时间,水运仪象台就包括报时系统。其实,报时系统完全可以九*九*藏*书*网独立出来,不必与其他仪器联动,郭守敬就设计制造过一个称为大明殿灯漏的水力计时器。
在表过渡到日晷的最初阶段,晷面一般呈水平放置,叫做地平日晷。太阳的地平经度变化是不均匀的,这意味着地平日晷上的方位刻度,若等时就不等分,若等分就不等时。从使用角度看,既不方便,也不准。赤道日晷有明显优于地平日晷之处。由于日晷面与天赤道平行,等时刻度线必定均分圆周。晷的http://www.99lib.net两面都有刻度,向南一面用于春分以后,向北一面用于秋分以后。
根据流体力学原理,水流速度与水面高度有关,单纯靠一把漏壶计时,势必影响计时的稳定性。如果不断添水,使漏壶水面不降低,再用一个容器收集漏壶均匀流出的水,将可浮箭放于该容器中,观察箭浮起的高度也可以知道时间,这就是浮箭漏。然而,人工添水总存在间隔,添水前后,水面高度仍不免有变化。古人意识到这一点,解决的办法也很绝:用另一把漏壶来补充水量,而且为了使这把壶能均匀补水,再加入第三把壶。于是东汉出现了二级漏壶,晋代出现了三级漏壶,唐代出现了四级漏99lib•net壶。渴马,就是虹吸管。用渴马引水,适于任何容器。特制的漏壶不再是必需的,但有渴马的计时器亦沿用“漏壶”之名。
在军队中常用一种叫做辊〔gun滚〕弹的计时工具。其原理大致为:重量相同的铜球,从相同的高度,沿竹管滚下,所需时间相同,若干个铜球交替滚下,以次数计时。辊弹体积不大,便于携带,又不受天气影响,尤其适用于行军打仗。
现在已知,从西汉开始,就实行一天12个时辰的制度。每个时辰都有名称,即子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二地支。时辰的实质为时段而非时刻,比如,子时相当于现在的23:00到1:00之间的两九九藏书个小时,丑时相当于1:00到3:00,寅时相当于3:00到5:00,依此类推。南北朝以后,每个时辰又细分为初、正两部分,比如,子初指23:00到0:00之间的一个小时,子正为0:00到1:00,便携式赤道日晷就是按初正分为24个时段,与现今时刻制度不谋而合,“小时”之称也由此而来。
漏刻是利用水量多少来计量时间的仪器。漏,指漏壶,刻,指刻箭。漏刻是全天候仪器,能弥补日晷的局限,是中国古代重要的计时器。
丰富的史料告诉我们有关漏刻发展的主要过程。漏刻最早只是一把底部有小孔的壶,人们通过壶中剩水来粗估时间。后来,借助一支刻有刻度的箭,立于水中,99lib.net以水面淹过箭杆的高度计算时间。由于水的表面张力,在箭杆周围,形成一个向上的附着面,给读数带来不便,所以不久以后淹箭漏就让位于沉箭漏。沉箭漏的箭尾要有可浮的物体,如竹片或木片,使箭浮在水面上,箭头穿出壶盖。当箭杆随着水的流失而下降时,其与壶盖平面比齐的刻度,就是当时的时间。很明显,沉箭和淹箭的刻度顺序应该相反。
保持漏壶的水面高度不变,多级漏壶不是唯一的办法。宋代的燕肃另辟蹊径,设计了有分水口的漏壶,叫做莲花漏。莲花漏只有两级漏壶,下漏壶侧面有一个分水管,只要上漏壶注入下漏壶的水量超过下漏壶排出的水量,高出分水口的水必然分流,就可以保持下漏壶的水面稳定。
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