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《科学24小时》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

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古人怎样测时间

2018-02-28 19:00:00

  21世纪的今天,我们有很多方式可以用来计算和测量时间,但在3千多年前,人类是如何测量时间的呢?

  计时的漏壶、漏刻

  很早之前,用来记录时间的工具是漏壶。一只装满水的陶壶,底部流失的水就像流逝的时间,漏的水越多,代表流逝的时间越长。公元前1千多年,古埃及人就会用漏水的容器计量时间。

  中国古代则用漏刻来测量时间,漏刻是由漏壶箭刻组成,漏壶里头盛水,箭刻上的刻度用来表示时间。但漏壶漏水的速度并不稳定,满水时,漏水较快,水快流尽时,漏水较慢。为了稳定水流速度,得多加漏壶,让原先漏壶的水位固定。

  于是东汉出现了二级漏壶,晋代出现了三级漏壶,唐代出现了四级漏壶。

  立竿见影的日晷

  日晷则是白天记录时间的工具,用的是立竿见影的原理。太阳随着时间在天空中运行,不同时间会有不同的日影,利用日影位置的变化,就可以来测量当下的时刻。

  日晷由一平台晷面和一根晷针构成。若晷面和地球的赤道面一致,和地平面成一固定角度(此一角度和日晷摆放纬度的总和是90度,例如北纬30度的晷面和水平面呈60度),这种日晷称为赤道日晷。另外还有地平日晷和垂直日晷。地平日晷是将晷面平放在地面,而垂直日晷则是挂在垂直墙面上。不同的日晷,在晷面上的时间刻度不尽相同,赤道日晷的时间刻度比较像手表,有均匀的时间刻度,其他日晷时间刻度则不均匀,不均匀程度和日晷放置的纬度有关。

  确定时令的圭表

  圭表是另一种利用日影的计时工具,它被用来记录一年的日变化。圭表是由两根互相垂直、呈L形的石柱所构成,以正南正北方向平放在地面的称做圭,垂直地面的称做表。

  当正午时分,太阳经过子午线的时候,会落影在圭上,日影的长短随着一年四季有所变化,北半球夏至的时候,日影最短,冬至最长,南半球正好相反。圭表不仅可以用来制定节令,而且还可以用来在历书中排出未来的节令,作为指导农事活动的重要依据。

  圭与子午线

  《达·芬奇密码》一书中有一段描述,西拉跑到巴黎圣许毕斯教堂挖取拱心石,根据盟主和三大长老的口供,拱心石是藏在通过圣许毕斯教堂的玫瑰线下。玫瑰线就是通过巴黎天文台的子午线。1884年以前的本初子午线是这条子午线,之后才改成通过格林威治天文台的子午线。但圣许毕斯教堂地上刻画的线并不是玫瑰线,而是圭,玫瑰线并没有通过教堂。

  源于吊灯的钟表

  钟表的雏形应属单摆钟。意大利天文学家伽利略从教堂摆荡的吊灯上发现了单摆原理,即吊灯摆荡的幅度和摆动的周期无关,也就是说摆荡幅度大与小所花的时间是一样的,这种稳定的周期特性正好可以用来计时。几十年前挂在墙上的时钟,很多都是利用摆垂来计时。

  钟表除了计时的功用外,还可以用来确定地球的经纬。14世纪,欧洲进入航海探索的时代。要在茫茫大海当中找到船只的位置,光靠太阳或夜晚星座是不够的。从开始航海活动的400多年后,船长要在船上量出经纬度,还是件非常困难的任务,甚至因为迷航,造成18世纪初英国四艘船舰触礁,大约2000名水手沦为波臣。

  地球的纬度是和所在位置对应的北极星高度有关,而地球经度是和当地时间有关。若有精确的钟表,就可以换算出当时的经度。1770年,英国钟表匠哈理逊制造出哈氏5号航海钟,精确度可达每日误差仅1/3秒。在哈理逊长达30多年的研发下,航海钟成为助力英国成为海上强国的神器之一。

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