铜壶滴漏(铜壶滴漏原理框图)硬核推荐

聪明古人如何掌握时间，看看他们发明的计时器有哪些？

 

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点击上方“东北爹自留地” 可以订阅哦！除了我们比较熟知的的机械钟、电钟、石英钟，已经更为精确的电波钟、原子钟、光钟和脉冲星钟等等还有什么可以用来掌握时间呢？让我来看看古时候，人们如何掌握时间，来看看他们发明的计时器。

一类是利用太阳，太阳的影子可以表示时间，我们经常听到“立竿见影”这个成语，就是把一个竹竿竖放在太阳下，马上就能看到它的影子，而从影子的变化，就能看出时间的变化通过这个原理，古人用圭表、日晷来确定季节和计时。

后面我们还会对日晷进行详细介绍另一类是利用火，通过物质燃烧比较均匀的特性来计时我们经常听到小说里说一炷香的时间，没错，可以用香、蜡烛、油灯等燃烧的过程来估算时间，比如也有在蜡烛上标上刻度表示时间的再有一类是沙子和水这样的流体，比如用沙漏里沙子流出的速度来计时，还有用水流来计时的铜漏、滴漏、秤漏等等。

一三种日晷首先，我们来看看日晷（guǐ），日晷本义是指太阳的影子，也是人类古代利用日影测得时刻的一种计时仪器，又称做“日规”。

▲ 赤道式日晷（正面）利用日晷计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明，日晷不但能显示一天之内的时刻，还能显示节气和月份古巴比伦人在远古时代的6000年前就开始使用日晷，而中国最早是在3000年前的周朝。

有可靠记载的是《隋书·天文志》中提到的袁充于594年（隋开皇十四年）发明的短影平仪（即地平式日晷）赤道式日晷的明确记载初见于南宋曾敏行的《独醒杂志》卷二中提到的晷影图日晷的原理就是利用太阳的投影方向来测定并划分时刻，通常由晷针（表）和晷面（带刻度的表座）组成。

晷针与地平面的夹角必须与当地的地理纬度相同，并且正确的指向北极星，即与地球自转轴平行观察这根指针在晷面指定区域内的投影，就能确定时间，当然不同类型的日晷的晷面表盘的方向和刻度不尽相同。

▲ 赤道式日晷和地平式日晷原理图我们都有这样的常识，在一天中太阳照射下，物体投下的影子在不断地改变着：第一是影子的长短在改变早晨的影子最长，随着时间的推移，影子逐渐变短，一过中午它又重新变长；第二是影子的方向在改变。

在北回归线以北的地方，早晨的影子在西方，中午的影子在北方，傍晚的影子在东方从原理上来说，根据影子的长度或方向都可以计时，但根据影子的方向来计时更方便一些所以通常都是以影子的方位计时随着时间的推移，晷针上的影子慢慢地由西向东移动。

移动着的晷针影子好像是现代钟表的指针，晷面则是钟表的表面，以此来显示时刻早晨，影子投向盘面西端的卯时附近；当太阳达正南最高位置（上中天）时，针影位于正北（下）方，指示着当地的午时正时刻午后，太阳西移，日影东斜，依次指向未、申、酉各个时辰。

1、赤道式日晷赤道式日晷的晷面为赤道面，依照使用地的纬度，使赤道式日晷的晷面平行于赤道面。晷盘上的刻度是等分的，夏季和冬季轴投影在晷盘上的影子会分在晷盘的北面和南面。适合中低纬度地区使用。

▲ 赤道式日晷（背面，故宫）赤道式日晷亦称斜晷赤道式日晷是最重要和最常见的一种日晷类型，也是中国古代最经典和传统的天文观测仪器刚才提到，赤道式日晷的明确记载初见于南宋曾敏行《独醒杂志》卷二中提到的晷影图，但晷盘是木制的。

后世改用石质晷盘，金属晷针故宫等处保存的都是清代制造的石质赤道式日晷赤道式日晷要求：晷针必须垂直于晷面、晷针必须正指向北赤道式日晷正反两面都有刻度，在春分和秋分这两天，太阳照在晷面的正脊上，日晷正反两面的晷针同时起作用。

每年从春分到秋分，即从3月20日至9月22日之间的这段时间，太阳只射在日晷的正上面；另半年时间里，太阳只射在日晷的反下面赤道式日晷晷面上的刻度：一天24小时等分整个圆盘360度，每小时相当与15度，正午线垂直朝下。

▲ 赤道式日晷方位图示2、地平式日晷地平日晷的晷面必须严格水平，晷面和晷针之间的夹角就是当地的地理纬度晷面刻度需要利用三角函数计算才能确定地平日晷适合低纬度的使用由于日晷的产生是从观察阳光下竖直物体影子的方向变化而开始的，因此最早的日晷可能是地平式日晷。

但它必须在使用其他计时工具进行精确计时的条件下，根据表影随时间变化的实际情况来进行刻划，这显然是不方便的

▲ 地平式日晷3、垂直式日晷欧洲的英国、法国、德国、意大利、奥地利等国的一些古代和现代华丽的中层建筑的向南和向北（东西方向）以及向东和向西（南北方向）的墙上，附建有各种不同色调、大小和风格相异的日晷雕塑，既节省空间，又能从远处看到，还能为建筑物增加独特魅力。

▲ 墙上的垂直式日晷在世界名校美国华盛顿大学的西雅图校区，1994年建成的物理天文大楼的外墙上，就有一个引人注目的垂直式日晷日晷位于礼堂一侧的南墙上，由该校天文系教授设计，已经成为校园一道亮丽的风景

▲ 华盛顿大学垂直式日晷这个日晷除了能够指示每时每刻的时间，还会指示当天的日期不同季节，晷表影子的长短不同夏天，太阳高挂天空，晷表的影子较长，所以每天晷针的影子划过的路径会低一些夏至那天，晷表影子最长，晷针影子划过的曲线就是最下面的那条。

冬天，太阳低悬，晷表的影子较短，所以每天晷针的影子划过的路径会高些冬至那天，晷表影子最短，晷针影子划过的曲线就是最上面的那条春天、秋天，晷表的影子不太长，也不太短，所以，晷针影子划过的曲线，就位于中间部分。

正中间的那条线，就是春风、秋分那天，晷针影子的轨迹

▲ 华盛顿大学垂直式日晷图示我们还可以看到这幅麦当劳的广告图，你看，到几点的时候，麦当劳的m标志就会指到相应的食品图案呦，7点啦，一起来个早餐汉堡吧！

▲ 麦当劳创意广告让我们自己动手在窗户或者墙上做个简易的日晷吧：日晷创意小实验

实验步骤（来自网络https://www.sundialzone.com/zh/）：1. 从上面的网址进入，选择好想做的纸质日晷种类（墙体/窗户）；2. 通过地图设定好所在区域的经纬度信息；3. 通过平行划线方式，确定建筑墙面的朝向信息；

4. 打印、剪裁、完成、测试够简单吧二铜壶滴漏人们在观察到陶器取水、储水时的漏水现象与时间有对应关系后，制成了专门用于计时的漏水壶，也叫漏刻据考证在夏商时已普遍使用，据《周礼》记载，西周时已有专门掌管漏壶计时的官员——擎壶氏。

▲ 元延祐三年铜壶滴漏这件铜壶滴漏是东北爹在广州博物馆——望海楼看到的，是元代延祐三年（公元1316年）广州冶铸工匠冼运行等铸造，由官府监筑完成，自上而下依次为“日天壶”、“夜天壶”、“平水壶”和“受水壶”。

受水壶中央插铜尺一把，尺上刻有十二时辰铜尺前插放一木制浮箭，下为浮舟，随着水位升高，浮箭逐渐上升，指向铜尺所刻时辰，显示时间

▲ 元延祐三年铜壶滴漏在故宫交泰殿，也有个漂亮的铜壶滴漏，也是属于“复壶”的类型。放置在专门亭子里，是一件礼器。关于铸造时间，认为最初造于乾隆十年，后因失火被毁，在嘉庆年间又修复而成。

▲ 故宫铜壶滴漏为什么要设置多个铜壶呢？主要是为了最终承载小船和标尺的受水壶水面上升速度更为稳定这样，日天壶到夜天壶的流速只要稍微大于从夜天壶到平水壶的流速，加上多余的水可以从分水壶流出，就能保持平水壶水面基本的恒定，水流到受水壶上涨的速度稳定。

▲ 铜壶滴漏原理图