涨姿势丨钟表:最实用的计时工具

  • 2016-09-29 09:33
  • 来源: 科普中国

    钟表是一种计时物器,在现代汉语中有两层含义,一是各类钟和表的总称,另一个是指体积较大的表,尤指机械结构的有钟摆和时刻的表。钟表技术是计时技术的一个重要发展阶段,是现代机械技术和计算机技术的技术源头之一。随着科技发展,计时工具五花八门,目前很多人把佩戴机械手表当作一种时尚,或把手表作为礼物馈赠亲朋好友。

  

  英国大本钟

  

  时间的测算原来是这么来的

  以前人们测算时间完全是凭生活经验和感觉,这种方法并不准确。生活中人们要知道时间的长短,就需要准确测量和计算时间。比如地球自转时,它的速度变化非常小,一般情况下可以认定是比较稳定的,将它自转一圈的时间作为测量单位就是一天一夜。如果再要对时间细分下去,就需要一些更短些的恒定运动作为测量标准。

  16世纪,意大利科学家伽利略偶然发现,教堂里来回摆动的吊灯摆幅不断变小,但每次摆动时间总是不变。这个发现提供了一种测量时间的方法。只要想办法用单摆带动分针和时针转动,完全可以制作准确报时的机械钟表。要想使机械钟成为现实,还有一个巨大困难,因为摆锤摆动时会受到各种阻力干扰,比如气流的阻力和轴承摩擦产生的阻力,由于这些阻力的存在和干扰,摆锤摆动速度会逐渐减小,直至停摆。后来工匠们发明了“擒纵机构”,这个机构由一个擒纵轮和一个擒纵叉构成,它们分别和重锤和摆锤连接。把重锤提升到高处后放手,在重力作用下缓缓下落,同时带动擒纵轮对擒纵叉产生冲击使摆锤摆动。因为摆锤可以从擒纵轮获得动力补充,所以不会停摆。

  

  装有擒纵机构的摆钟

  

  躺在地上“不吃不喝”的钟

  在罗马有个奥古斯都太阳钟,这座钟是古罗马的艺术品。它由一块很大的平地和一根矗立在平地中央的华表组成。平地是钟面,上面刻着表示时间的字面;华表为指针,有20余米高,顶端有根尖形的小柱起着指针的作用。华表在地平面不同的投影表示不同的时间。钟上刻有一部儒略历和不少极有意义的箴言。据记载,公元前9年,古罗马皇帝恺撒的养子奥古斯都下令建造太阳钟,当时还在它的两边分别建造了和平祭坛和奥古斯都陵墓。

  

  

  古代的计时方法和工具

  圭(guī)表是一种既简单又重要的测时仪器,它由垂直的表(一般高八尺)和水平的圭组成。它利用了立竿见影的道理来测量日影长度。主要功能是测定冬至日所在,并进而确定回归年长度。此外,通过观测表影的变化可确定方向和节气。

  日晷(guǐ)又称“日规”,是我国古代利用日影测得时刻的又一种计时仪器。通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。铜制的指针叫作“晷针”,石制的圆盘叫作“晷面”。使用时,观察日影投在盘上的位置,就能分辨出不同的时间。日晷的计时精度能准确到刻(15分钟)。

  铜壶滴漏又名“漏刻”或“漏壶”。即用一个在壶底或靠近底部凿有小孔的盛水工具,利用孔口流水使铜壶的水位变化来计算时间。我国发明的铜壶滴漏应用很普遍,成为历代计时的重要工具。

  除了以上的计时方法外,我国古代还用“水漏”、“烛光计时”、“沙漏”、“燃香计时”、“火计时”等方法来计时。

  

  日晷

  

  英国的大本钟

  大本钟是伦敦的一个标志性建筑,大本钟的钟楼有五座时钟,每过一刻它们都会自动报时。这五个钟中最有名的一座就是大本钟,这个钟每过一小时就会敲打一次。2012年的时候,英国政府宣布,大本钟改名为“伊丽莎白塔”。

  对于英国人来说,大本钟就是他们心里的一个骄傲。在一年一度的休战纪念日的上午十一点,大本钟鸣响的钟声让人们肃然起敬。这钟声就是为了哀悼在第二次世界大战之中那些为了人民而阵亡的将士们。每年这个时候,英国伦敦整个城市交通停止,街上的行人都会脱帽肃立致敬,来瞻望这个雄伟的大本钟。

  

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责任编辑:徐梅

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