常用计时工具有哪些,古代计时工具有哪些

常用计时工具有哪些
常用计时工具有日晷、漏壶、秒表、沙漏、怀表等 。
日晷:
日晷是一种由视太阳位置告知每天时间的装置,是人类在天文计时领域的重大发明,沿用时间长达千年 。日晷通常由晷针和晷面组成,利用太阳的投影方向来测定并划分时刻 。
人类使用日晷的时间非常久远,古巴比伦人在远古时代的6000年前就开始使用了,中国是在3000年前的周朝 。日晷不但能显示一天之内的时刻,还能显示节气和月份 。当然它的缺点也显而易见,笨重而且看不到阳光的时候不能用,比方阴天和晚上 。

常用计时工具有哪些,古代计时工具有哪些

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古代计时工具有哪些中国古代计时器的创始时间不晚于战国时代(公元前476~前222) 。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 。


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,夏至来临了 。它是我国创制最古老、使用最熟悉的一种天文仪器 。


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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,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 。
【常用计时工具有哪些,古代计时工具有哪些】

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” 。“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 。


沙漏


因刻漏冬天水易结冰,故有改用流沙驱动的 。《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(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 。


水运浑天仪


古代文献中有汉武帝时(公元前140~前87)洛下闳、鲜于妄人作浑天仪之说,但未提到它的结构 。


《晋书·天文志》记载东汉张衡(公元78~139)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(725)僧一行和梁令瓒设计的浑天仪有较详细的记述 。仪器上分别装有日、月两个轮环,用水轮驱动浑象 。浑象每天转一周,日环转1/365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 。


水运浑天仪是一具依靠水力而使其运转,能模仿天体运行的仪器,并可以测定时间 。这个浑天仪改进了汉代科学家张衡的设计,注水激轮,令其自转,昼夜一周,除了表现星宿的运动以外,还能表现日升月落,当然比张衡的水运浑象仪更加精巧、复杂了 。所以,当水运浑天仪造成之后,置于武成殿前,文武百僚观看后,无不为其制作精妙,测定朔望、报告时辰准确而叹服,共称其妙 。


特别需要提出的是在水运浑天仪上,还设有两个木人,(相关文物遗迹“商州铜佛龛”)用齿轮带动,一个木人每刻(古代把一昼夜分为一百刻)自动击鼓,一个木人每辰(合现在两个小时)自动撞钟 。这两个木人当然应该说是运用机械原理而制成的古代机器人 。这是一个十分巧妙的计时机械,是世界上最早的机械时钟装置,是现代机械类钟表的祖先,比公元1370年西方才出现的威克钟要早六个世纪,这充分显示了中国古代劳动人民和科学家的聪明才智 。


尽管这架水运浑天仪在使用了一段时间后,便因铜铁渐涩,不能自转而进入博物馆了 。但是,僧一行和梁令瓒却以获得天文钟的发明权而永垂史册 。英国著名科技史家李约瑟博士在《中国科学技术史》第四卷中说:僧一行和梁令瓒所发明的平行联动装置,实质上就是最早的机械时钟,是一切擒纵器的祖先,走在欧洲14世纪第一具机械时钟的前面;西方关于钟表装置是14世纪早期欧洲的发明这一说法,是完全错误的 。


水运浑天仪上刻有二十八宿,注水激轮,每天一周,恰恰与天体周日视运动一致 。水运浑天仪一半在水柜里,柜的上框,有如地则自然撞钟 。整个水运浑天仪既能演示日、月、星辰的视运动,又能自动报时,有二木人,每刻(古代把一昼夜分做一百刻=0.24小时=14,4分钟)击鼓,每时辰(合现在两小时)撞钟 。这是世界上最早将擒纵装置应用于计时,比外国自鸣钟的出现早了六百多年 。一行等人的成就又超过了张衡 。(也是最早的报时机器人) 。


一行等以新制的黄道游仪观测日月五星的运动,测量一些恒星的赤道坐标和对黄道的相对位置,发现这些恒星的位置同汉代所测结果有很大变动 。


水运仪象台


为北宋元祐三年(1088)苏颂、韩公廉等人所制 。他们于绍圣(1094~1097)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(受水槽),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 。


大明灯漏


1276年,中国元代的郭守敬制成大明灯漏 。它是利用水力驱动,通过齿轮系及相当复杂的凸轮机构,带动木偶进行“一刻鸣钟、二刻鼓、三钲、四铙”的自动报时 。

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