略论中国古代天文历法的演变

上一期的节目,我们讲解了古代利用日晷来计时,聪明的古代人发明了各种形式的日晷,但是日晷在使用时有很多的限制条件,例如夜晚、阴天等客观原因,造成了日晷使用不方便。今天的节目,我们来一起了解另一种计时的仪器——漏壶。



在阴雨天和夜晚,无法用日晷来测定时间,我国很早发明了利用水滴之类的等时性来计时的仪器,称为漏壶。漏壶诞生很早,据《史记·司马穰苴列传》中记载:春秋时期,齐国的司马穰苴在军中“立表下漏”以待监军庄贾,但日中(正午时)庄贾违令不至便被处死。这里所说的“立表”是指树起了可以确定正午时刻的圭表,而“下漏”则是指安装了计量时间的漏壶。这则小故事表明,春秋时漏壶的使用已相当普遍。


略论中国古代天文历法的演变图1

西汉漏壶


西汉前出土的漏壶是泄水型漏壶,是用水壶中水泄漏的多少来计量时间的。泄水型漏壶计时精度不高,后来发展到受水型漏壶,即由泄水壶中的水滴入受水壶中,根据受水壶中水位上升情况来计量时间。为提高受水型漏壶的计时精度,必须使最后一把泄水壶中的水位很少变化甚至完全不变。于是有两种处置办法:一是使用多个补给壶一次次“接力”,为最后一把泄水壶补水,使它的水位变化很少;二是虽然只有一把补给壶补水,但补水略多,让超过额定水位的水从上端一侧的孔中流走,利用漫流原理使泄水壶水位保持恒定。唐代吕才漏刻是前一种处置办法的典型例子,北宋燕肃发明的莲花漏是后一种处置办法的典型例子。


略论中国古代天文历法的演变图2

吕才漏刻


略论中国古代天文历法的演变图3

莲花漏


北宋后期,沈括(1031-1095)利用漫流原理制成精度比燕肃更高的漏壶。他的漏壶精度已达0.1古刻,相当于1分多钟。借此,他发现了冬至前后,一天短于100古刻,而夏至前后,一天长于100古刻。这是通过漏壶计时的方法发现了真太阳日的不均匀性,比国外类似的发现要早五六百年。


今天的中国古代天文仪器就介绍到这里了,下一期的节目,我们将开启学习另一个中国古代天文仪器。让我们下期再见!


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