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日晷和漏刻:那些古老时光的计时器

2019-11-03 18:10:58 来源:海伦新闻 浏览次数:2391

展览会

周乾

时间是人类生活的重要参考。现代人经常用钟表来计时和安排工作和生活,但是中国在清朝以前没有钟表。计时不容易。当然,这并不意味着古代没有计时工具。在古代人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,他们逐渐掌握了太阳的升降、星星的出现和月亮的圆缺等周期性变化规律,并借此机会发明了各种计时工具。“日晷”就是其中之一。所谓日晷是人类根据阴影位置的变化来测量时间的工具。紫禁城是明清时期的皇宫,在诸如太和殿、天净宫、地清宫、精神修养殿和慈宁宫等建筑前都有日晷。

日晷由底座、日晷面和指针组成。基座平行于地面,日晷面平行于赤道,指针平行于地轴(指向北极和南极)。指针和地平面之间的角度必须与本地地理纬度相同。北京的纬度是北纬39.9度,所以太和殿日晷的指针与地面之间的角度是39.9度。指针通常由铜制成,垂直穿过表盘。它最重要的功能是确定南北方向。由于日晷面平行于赤道面,指针的上端指向北天极,下端指向南天极。因此,太和殿中日晷的指针设置在南北方向,指针固定在北极。指针的第二个功能是确定时间。时间的确定主要是通过太阳照射指针在日晷表面的投影来实现的。表盘呈圆盘形,多石,两面刻有12小时。当太阳照在日晷上时,指针的影子落在日晷上。太阳从东向西移动,指针的阴影从西向东慢慢移动。表盘上的刻度是均匀的,移动指针的阴影就像现代时钟的指针。随着太阳位置的变化,日晷的阴影在表盘上移动一英寸所花费的时间被称为“一英寸的时间”,成语“一英寸的时间和一英寸的黄金”就是由此而来的。

日晷使用太阳投影的方向来测量时间,但是它在雨天和晚上会失去效用,并且不能在春分和秋分使用。因此,中国古代工匠又发明了漏雕。作为计时器,漏壶的使用比日晷更普遍,时间也更长。紫禁城角台殿内有一个青铜罐。渗漏是指用于排水或蓄水的漏壶。雕刻是指划分一天的时间单位。它通过漏壶的浮动箭头来测量白天和夜晚的时间。角台殿铜壶漏壶最早制作于清干隆十年(1745年),由清宫建筑事务所制作。1797年10月21日,甘龙第六十二年,干青宫的大火不仅摧毁了干青宫,还影响了交泰宫和刻在里面的铜壶。交台阁现存的铜壶漏壶是仿照清代嘉庆三年(1798年)的原画制作安装在这里的。使用时,将水注入漏壶,水从漏壶的孔中流出,流入壶下的容器中。容器内部有一个刻有时间的标记,叫做箭头。箭由一艘船支撑,漂浮在水面上。当水流出或流入水壶时,箭头轴相应地下沉或上升。古人可以通过从盖孔看箭杆上的标记来知道具体的时刻。

西周有一个漏洞。大多数早期漏壶使用单一漏壶。滴速受漏壶液面高度的影响。液位高,滴速快,液位低,滴速慢。为了解决这个问题,古人进一步创造了一种多级漏刻装置。所谓多级漏壶是指用多个漏壶自上而下串联成一组,每个漏壶依次向下一个漏壶滴水。这样,对于底部接收釜,由于相同的供水速率,上部排水釜中的水位基本保持恒定,并且其自身的滴落速度可以保持均匀。

像日晷一样,紫禁城的青铜壶漏壶在很长一段时间内成为紫禁城的主要计时工具。晚清时期,编钟流行起来,日晷和漏壶逐渐退出历史舞台,成为皇家仪式文化不可分割的一部分。然而,它们结构简单,设计科学,实用性强。它们为古代人提供了长期时间判断的保障,是古代工匠智慧的体现。

(作者是故宫博物院的研究馆员)

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