大家好，我是中国科技馆“华夏之光”展厅的小小志愿者孙博瀚，今天我为大家讲述的是《漏壶——古代的水钟》。
中国科技馆“华夏之光”展厅2021级小小志愿者孙博瀚
水运仪象台的动力是由漏壶流出的水提供的，而漏壶正是中国古代的水钟，它借助于水的流出以计量时间的流逝。
最早的漏壶是一把带提梁的壶，在壶的底部或下部开一小孔，壶中放一把箭尺，看水退到哪一刻度，就知道当时是什么时刻了，这叫作“淹箭法”。漏壶与刻箭合在一起被称作“漏刻”。
满城漏壶，图片来源于《中国古代天文丛书》
后来为了便于观看，人们又发明了沉箭法。在刻箭上加了一个小托，再给漏壶上加个盖，盖上开一孔，箭杆从孔中插进去，立在箭舟上。这样，随着水的流失，箭杆不断下沉，只要观测盖口的刻度线就可以读出时间了。1968 年河北满城一号汉墓出土的漏壶便是这种漏刻。
漏刻的计时准确性主要取决于漏水的速度是否均匀，而漏水速度则与漏壶里水面的高度有关。随着水的流失，容器水面降低，水压降低，流速会越来越慢。为了提高漏刻计时的准确性，古人又发明了浮箭漏。浮箭漏主要由两只漏壶组成，一只是供水壶，另一只是受水壶，供水壶的水流到受水壶中，随着壶内水位的上升，受水壶中的箭舟也随之上浮。为了提高计时的精度，人们又在供水壶之上再增加一个供水壶，甚至多个供水壶，以保证最下层的供水壶的水面保持稳定，从而控制水的流速恒定。
1030年，宋人燕肃发明了莲花漏。它是一个二级漏刻，由上匮、下匮和一个箭壶组成。燕肃在下匮的侧面开了一个分水孔，令多余的水由此流入减水盎中，使下匮的水始终处于漫流状态，从而保持水位的稳定，消除了水位变化对流量的影响，达到了准确计时的目的。
燕肃莲花漏复原模型，图片来源于《中国古代天文丛书》
苏颂在设计水运仪象台的时候，借鉴了燕肃的发明。水运仪象台的动力机构上有一个二级漏壶，通过二级漏壶将水注入枢轮上的受水壶中，在下层的漏壶中采用了漫流的方法来保持水位的恒定，保证水的流速稳定。
北魏时期，古人还发明了一种特殊的漏刻——秤漏，它用秤来称量流入受水壶中水的重量变化，从而实现计时功能。秤漏上有一只供水壶，通过一根虹吸管将水引到受水壶中。受水壶悬挂在秤杆上，秤杆上挂有铜权并标有时间刻度。当流入受水壶中的水为一升时，重量为一斤，时间为一刻，拨动铜权即可在秤杆上读出时间。
水运仪象台上有一套复杂的杠杆装置，也是用于称量受水壶中水的重量来换算时间的，很显然，这其实就是采用了古代秤漏的原理。
秤漏模型，图片来源于《中国古代天文丛书》
好了，这就是本期“趣读华夏科技故事”的内容，云端揽胜，乐享科学，敬请大家继续关注中国科技馆“云享科学”活动。
《把科技馆带回家》系列丛书
本文节选自《中国古代天文》，略有改动。
《中国古代天文》赵洋/张瑶等编著.北京：科学普及出版社，2021.4 （把科技馆带回家.华夏之光）
策划：李广进
制作：王晰玉、孙博瀚
审核：王紫色、李广进
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