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古代的计时仪器 [编辑] [删除]
2017-03-07 10:53:21 | 分类: 物理学花边

    公元前-前年,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,“定之万中,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年。


    圭表又称日晷、日规、圭表中的“表”是一根垂直立在地面的标竿或石柱;“圭”是从表的跟脚上以水平位置伸向北方的一条石板。每当太阳转到正南方向的时候,表影就落在圭面上。量出表影的长度,就可以推算出冬至、夏至等各节气的时刻。表影最长的时候,冬至到了;表影最短的时候,夏至来临。它是我国创制最古老、使用最熟悉的一种天文仪器。
    圭表等太阳钟在阴天或夜间失去效用,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。
    刻漏又称漏刻、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,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人受水壶,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。


    因刻漏冬天水易结冰,故又改用流沙驱动《明史·天文志》载明初詹希元创造了“五轮沙漏”。后来周述学加大了流沙孔,以防堵塞,改用六个轮子。宋濂著《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。
    《晋书·天立志》记载东汉张衡制造浑天仪,说在密室中用漏水驱动,仪器指示的星辰出没时间与天文观察的结果相符。《新唐书·天文志》对唐开元十三年僧一行和梁令攒设计的浑夭仪有较详细的记述。仪器上分别装有日、月两个轮坏,用水轮驱动浑象。浑象每天转一用,日环转周,仪器还装有两个木偶,分别击鼓报刻, 是一座上狭下广的木建筑。
    水运仪象台为北宋元枯三年苏颂、韩公廉等人所制。他们于绍圣初年著《新仪象法要>> 。载有总图和部件图多幅。这台水运仪象台高三丈五尺余,宽二丈一尺,是一座上狭下广的木建筑。台的下层有提水装置,由人力推动河车,带动升水上轮和下轮(筒车),将水提到天河(受水糟),注入天池(蓄水池)。台中平水壶保持水位恒定,并通过一定截面的水管向枢轮(水轮)上的受水壶流泄恒定流量的水,推动枢轮。枢轮通过传动齿轮带动昼夜机轮、浑象和浑仪。

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