日晷|日晷和漏刻:那些古老时光的计时器

日晷|日晷和漏刻:那些古老时光的计时器
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时间是人类生活的重要参考依据 。 现代人往往通过钟表来计时并安排工作和生活 , 但我国在清代以前是没有钟表的 , 要想计时的话很不容易 。 当然 , 这并不代表古代没有计时工具 。 古代人们在长期的生活和生产实践中 , 通过对一些自然现象的不断观察 , 逐渐掌握了日升日落、星辰出没、月亮圆缺等周期性的变化规律 , 并以此为契机便发明了各式各样的计时工具 。 “日晷”就是其中之一 。 所谓日晷 , 就是人类根据日影位置的变化来测量时间的一种工具 。 作为明清皇宫的紫禁城 , 太和殿、乾清宫、坤宁宫、养心殿、慈宁宫等建筑前都有日晷 。
日晷由底座、晷面、指针组成 。 底座与地面平行 , 晷面与赤道平行 , 指针与地轴(指向南北极)平行 。 指针与地平面的夹角必需与当地的地理纬度相同 。 北京的纬度为北纬39.9度 , 所以太和殿日晷的指针与地面的夹角也为39.9度 。 指针一般为铜质 , 垂直穿过晷面 , 其最重要的作用是确定南北方向 。 由于晷面平行于赤道面 , 这样 , 指针的上端正好指向北天极 , 下端正好指向南天极 。 所以 , 太和殿日晷的指针是南北向设置 , 指针朝向北极固定 。 指针的第二个作用才是用来确定时间 。 其时间的确定 , 主要通过太阳照射指针在晷面的投影来实现 。 晷面呈圆盘形 , 石质 , 正反两面都刻有12个时辰 。 当太阳光照在日晷上时 , 指针的影子投向晷面 。 太阳由东向西移动 , 指针影子也慢慢地由西向东移动 。 晷面的刻度是均匀的 , 移动着的指针影子犹如是现代钟表的指针 。 随着太阳位置的变化 , 晷针影子在盘上移动一寸所花的时间称为“一寸光阴” , 而“一寸光阴一寸金”的成语就是由此而来 。
【日晷|日晷和漏刻:那些古老时光的计时器】日晷利用太阳射影的方向来测量时间 , 但是 , 在阴雨天和夜间就会失去效用 , 且在春分、秋分时期无法使用 。 所以 , 我国古代工匠又发明了漏刻 。 作为计时器 , 漏刻的使用比日晷更为普遍 , 时间也更为久远 。 紫禁城交泰殿内 , 就有一座铜壶漏刻 。 漏 , 是指盛水漏壶 , 用于泄水或盛水;刻 , 是指划分一天的时间单位 , 它通过漏壶的浮箭来计量一昼夜的时刻 。 交泰殿内铜壶漏刻初造于清乾隆十年(1745) , 由清宫造办处制作 。 乾隆六十二年(1797)十月二十一日 , 乾清宫大火 , 不仅乾清宫被毁 , 还殃及交泰殿及其中的铜壶漏刻 。 现存于交泰殿内的铜壶漏刻 , 为清嘉庆三年(1798)仿原件制成并安装于此的 。 漏刻使用时 , 把水注入漏壶内 , 水便从壶孔中流出 , 流到水壶下放置的容器中 , 容器内有一根刻有时刻的标竿 , 称为箭 。 箭下以一只船相托 , 浮于水面 。 当水流出或流入壶中时 , 箭杆相应下沉或上升 , 古人从盖孔处看箭杆上的标记 , 就能知道具体的时刻 。
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我国西周时期就出现了漏刻 。 早期漏刻大多使用单只漏壶 , 滴水速度受到壶中液位高度的影响 , 液位高 , 滴水速度较快 , 液位低 , 滴水速度较慢 。 为解决这一问题 , 古人进一步创制出多级漏刻装置 。 所谓多级漏刻 , 即使用多只漏壶 , 上下依次串联成为一组 , 每只漏壶都依次向其下一只漏壶中滴水 。 这样一来 , 对最下端的受水壶来说 , 其上方的一只泄水壶因为有同样速率的来水补充 , 壶内液位基本保持恒定 , 其自身的滴水速度也就能保持均匀 。