探索時間奧秘:時間的腳步如何計算?( 二 )


立桿測影在我國也有悠久的歷史 。我國古代稱直立的桿子為“表”,測量表影的尺子平放在地面,叫做“圭”或“晷”,合起來稱做“圭表” 。根據史料,我國的日晷在殷周時代就已有了,至今至少已有三四千年的歷史 。
日晷計時的原理是這樣:在一天中,被太陽照射到的物體投下的影子在不斷地改變著,第一是影子的長短在改變,早晨的影子最長,隨著時間的推移,影子逐漸變短,一過中午它又重新變長;第二是影子的方向在改變,因為我們在北半球 , 早晨的影子在西方,中午的影子在北方,傍晚的影子在東方 。從原理上來說,根據影子的長度或方向都可以計時 , 但根據影子的方向來計時更方便一些 。故通常都是以影子的方位計時 。
我國日晷主要有“地平式”和“赤道式”兩種 。地平式日晷底盤上的均勻刻度不能精確反映一天中的時刻,因為太陽周日視運動軌道與赤道面平行,同地平面有一交角,在赤道兩邊,早晨和傍晚日影移動較快,中午移動較慢 。為了克服這一缺陷,人們把底盤放在觀測者的赤道平面里,標桿方向與地軸平行,做成了赤道式日晷 。赤道式日晷底盤的均勻刻度能夠代表一天中的精確時刻 。如果你到北京故宮博物院參觀,就會看到太和殿前面漢白玉底座上立著一個日晷,它就是赤道式日晷 。精彩文章:靈異照片 車禍現場驚現鬼魂 ufo外星人尸體 蜥蜴人

探索時間奧秘:時間的腳步如何計算?

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西漢中陽漏壺
探索時間奧秘:時間的腳步如何計算?

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多級漏壺
“滴漏”計時擺脫日光依賴
日晷不僅能測量一天中的時刻,還能測定四季,在古代應用很廣 。但它有一個明顯的缺陷,就是只能在出太陽的白天使用 。可是,夜間和陰雨天怎么辦呢?
利用滴漏或刻漏計量時間,是古代人類想出的共同辦法 。我國遠在春秋以前就創造了刻漏,古書記載:“漏刻之作,肇于黃帝之日,宣乎夏商之代 。”在古巴比倫和古埃及,大約兩千多年以前也出現單式漏壺 。他們是在每天日落時把水注入容器,水流完了,看守者就向附近居民報告時辰,然后重新灌水 。
沉箭漏十分古老,也較為簡單 。它只有單壺,壺的下部有流管,壺中有一直立的浮在水面的箭桿,上有刻度,此即刻箭,又稱箭尺 。使用時 , 壺中水通過流管不斷泄到壺外,箭尺便逐漸下沉,以指示時間 。由于是單壺,壺中水位在滴泄過程中會逐漸下降,從而導致流速不均,故應不等距地劃分箭尺的刻度:越接近下端,刻度越疏;越接近上端,刻度越密,這樣才能夠表示相等的時間間隔 。
浮箭漏的出現晚于沉箭漏,而性能優于前者 。它由供水的漏壺、受水并放置箭尺的箭壺兩部分組成 。使用時,漏壺的水通過流管不斷泄入箭壺,箭尺便隨箭壺水位的升高而逐漸上浮 。由于箭尺不放在漏壺中,故可以采取措施來保持漏壺水位的穩定,從而導致流量的穩定 。而箭尺的刻度也因此可以均勻劃分,并實現無間斷的長時段計時 。
多級補償式浮箭漏的出現更遲,結構也略復雜 。它的漏壺有上下兩級,當下級漏壺向箭壺供水時,上級漏壺則為下級漏壺補水,從而提高了漏壺水位的穩定度和計時的準確度 。較高級的浮箭漏可以有數個補償壺,多級供水,進一步保證流量的穩定 。
漏刻計時必須經常與天文測時比對,以確定計時的起點和時間單位 。漏刻計時,同天文日晷測影和恒星位置觀測相結合組成我國古代一套完整的計時系統 。漏刻在中國使用了很長時期,一直到清乾隆時期西方鐘表傳入中國 。