日晷和漏刻 你知道这些古老对象的计时事理吗

韶光是人类生活的主要参考依据。
当代人每每通过钟表来计时并安排事情和生活,但我国在清代以前是没有钟表的,要想计时的话很不随意马虎。
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,通过对一些自然征象的不断不雅观察,逐渐节制了日升日落、星辰出没、玉轮圆缺等周期性的变革规律,并以此为契机便发明了各式各样的计时工具。
“日晷”便是个中之一。
所谓日晷,便是人类根据日影位置的变革来丈量韶光的一种工具。
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,以是太和殿日晷的指针与地面的夹角也为39.9度。
指针一样平常为铜质,垂直穿过晷面,其最主要的浸染是确定南北方向。
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。
以是,太和殿日晷的指针是南北向设置,指针朝向北极固定。
指针的第二个浸染才是用来确定韶光。
其时间的确定,紧张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,指针影子也逐步地由西向东移动。
晷面的刻度是均匀的,移动着的指针影子犹如是当代钟表的指针。
随着太阳位置的变革,晷针影子在盘上移动一寸所花的韶光称为“一寸光阴”,而“一寸光阴一寸金”的针言便是由此而来。

日晷利用太阳射影的方向来丈量韶光,但是,在阴雨天和夜间就会失落去效用,且在春分、秋分期间无法利用。
以是,我国古代工匠又发明了漏刻。
作为计时器,漏刻的利用比日晷更为普遍,韶光也更为久远。
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,是指划分一天的韶光单位,它通过漏壶的浮箭来计量一昼夜的时候。
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,还殃及交泰殿及个中的铜壶漏刻。
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。
漏刻利用时,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候的标竿,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,就能知道详细的时候。

我国西周期间就涌现了漏刻。
早期漏刻大多利用单只漏壶,滴水速率受到壶中液位高度的影响,液位高,滴水速率较快,液位低,滴水速率较慢。
为办理这一问题,古人进一步创制出多级漏刻装置。
所谓多级漏刻,即利用多只漏壶,高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,对最下真个受水壶来说,其上方的一只泄水壶由于有同样速率的来水补充,壶内液位基本保持恒定,其自身的滴水速率也就能保持均匀。

紫禁城的铜壶漏刻与日晷一样,在相称长的一段韶光内,成为紫禁城内的紧张计时工具。
到了清代后期,自鸣钟开始盛行,日晷和漏刻逐渐退出历史舞台,成为皇家礼制文化的组成部分。
但是,它们布局大略,设计科学,实用性强,在很长的一段韶光内为古人的生活供应了韶光判断保障,因而是古代工匠聪慧的表示。
(作者系故宫博物院研究馆员 周乾)