在没有钟表的千年岁月里,我们的祖先是怎么计时的呢?
先贤迸以惊人的智慧,创造出了一系列精妙的计时器:从依日影辨时的圭表、日晷,到滴水成刻、流沙计时的漏刻与沙漏,再到精密的机械装置如水运浑天仪,它们不仅是度量时间的工具,更是灿烂文明与科技传承的结晶。今天,让我们一同探寻这些古老仪器,感受“光阴”在历史长河中的真实足迹。
一、圭表
由垂直立立的“表”(杆子)和水平放置的“圭”(标尺)组成,通过测量正午时分日影的长度来计时。
功能:
确定节气:日影最长的一天为冬至,最短的一天为夏至。
确定回归年:通过记录连续两次冬至或夏至的时间,精确计算出一年的长度。
颁布历法:是历代王朝“敬授民时”、确立政治合法性的核心科学仪器。
历史地位:最古老、最根本的计时器之一,主要用于宏观的年度和季节测量。
局限性:在阴天或夜间失去效用。
二、日晷(guǐ)
由晷针和刻有时刻线的晷面组成,通过观察晷针在晷面上的投影位置来读取时间。
功能:测量一天内的时辰,日晷的计时精度能准确到刻(十五分钟,如午时三刻)。
一寸光阴一寸金中的“一寸”指的就是“日晷”。
类型:最常见的是赤道式日晷,晷面与赤道平行。

局限性:也是依赖日照,阴天、夜晚无法使用。
三、漏刻
漏刻主要由漏壶和箭刻组成,利用水均衡滴漏原理,根据漏壶中水位的高低来度量时间,箭刻上所刻的就是表示时间的刻度线。
功能:在白天黑夜都能计时。在机械钟表传入中国之前,漏刻是我国使用最普遍的一种计时器。
历史地位:从宫廷到民间,使用了数千年。古代“刻”这个时间单位(一昼夜为100刻,后改为96刻),就源于漏刻。
我国古代诸多文人骚客留下了许多有关漏刻的富有诗情画意的章句。如唐代诗人李贺:“似将海水添宫漏,共滴长门一夜长。”宋代苏轼:“缺月挂疏桐,漏断人初静。”
四、沙漏
原理与漏刻相同,只是将水换成了细沙,弥补了水漏在寒冷天气会结冰的缺陷。
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。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。由于无水压限制,沙漏比漏刻更精确。
特点:通常用来测量较短的时间段,因其长时间使用,沙的流动性会变差,精度下降。但作为短时计时器,非常方便可靠。
五、水运浑天仪
将天文观测仪器(浑仪)、天球演示仪器(浑象)和计时报时装置结合于一体的超大型水力机械钟。
通过一套复杂的齿轮系统和恒定水流驱动,能自动模拟天体运行,并自动击鼓敲钟报时。能够自动、精确地演示天象和报时,是世界上最早的机械时钟装置,是现代机械类钟表的祖先。
历史代表:
唐代僧一行、梁令瓒:制造了史上最早的水运浑天仪。
北宋苏颂、韩公廉:建造了水运仪象台,被誉为世界天文钟的始祖。其擒纵器是近代机械钟表的核心技术的雏形。